Progetto Croce. Appunti di lavoro, 26 febbraio 2013

{jathumbnail off}Riprendendo il “Progetto Croce”, vorrei condividere con voi una sintesi delle attività che ci proponiamo di eseguire in vista della prossima sessione di misure preliminari.
Mi limiterò a fare alcune considerazioni pratiche,  finalizzate alla misura ed alla sperimentazione

evitando teoria, formule e grafici, ben trattati in altri ambiti da Illustri Autori.

Scopo: riuscire ad utilizzare la croce come un’antenna verticale da accordare sulla gamma medio bassa delle HF; ipotesi la banda dei 40 metri, anche perché negli orari diurni dovrebbe consentire facili collegamenti in ambito nazionale.
Non si escludono però tentativi di accordo su frequenze più basse: 3,5 – 1,8 Mhz.

Metodo: adattamento di impedenza tramite lo “Shunt Feed Sloper”.
Perché lo “Shunt Feed Sloper”?
Un traliccio metallico a terra può essere alimentato ed utilizzato come un’antenna adottando svariate tecniche di adattamento di impedenza. Siamo indubbiamente più abituati ad immaginare un’antenna verticale ben isolata alla base ma non è certamente questo l’unico metodo di realizzazione. Un traliccio metallico, pur essendo elettricamente a terra, può risuonare naturalmente ad una o più frequenze. L’importante è riuscire a governare il fenomeno, ovvero scambiare energia da e per il nostro apparato RTX.
Dei vari metodi di alimentazione / adattamento (Gamma match, Omega match, Hairpin ecc.), vorremmo sperimentare lo “Shunt Feed Sloper” rappresentato schematicamente in fig. 1.

Questo metodo consiste nel collegare un filo inclinato ad un determinato punto della struttura per poi condurlo alla base da cui va adattato il collegamento con il coassiale, quindi con il ricetrasmettitore.
Il motivo principale di tale scelta deriva dalla relativa semplicità meccanica e dal fatto che non intendiamo lasciare alcun segno sulla Croce; ci si dovrà arrampicare ad una decina di metri e serrare il contatto da cui partirà il filo, dopo aver pulito il punto di connessione. Un isolatore ed un tirante lo terranno ancorato al terreno formando un angolo iniziale di circa 45°.
Alla base della Croce partirà un altro filo che sarà il riferimento di massa.
A questi due poli si collegheranno le capacità di adattamento a quindi l’RTX.
Ma prima ancora di collegare un ricetrasmettitore  utilizzeremo la strumentazione di misura: MFJ – RIG Expert ecc. poiché dovremo capire, anche se approssimativamente, le curve di risposta ed i parametri principali: SWR, Impedenza, Fase.
Il nostro obbiettivo è di riuscire a misurare un carico resistivo di circa 50  ohm all’apparato lasciando al filo ad al ponte capacitivo il compito di adattamento di impedenza del traliccio nel punto di contatto. Direte: facile a dirsi … però! Sono d’accordo, ma altrimenti che razza di sperimentatori saremmo?
Dopo aver analizzato le curve di risposta, e sperando che non vi siano strane sorprese, finalmente tenteremo qualche test in trasmissione a bassa potenza. Utile sarebbe avere qualche collega con misuratore di campo per un feedback in diretta sulle tarature strumentali.
La nostra Croce si potrebbe paragonare ad un autotrasformatore a cui andremo a collegarci alla prima spira, chiusa a terra. La corrente che verrà a circolare e l’incremento di tensione a radiofrequenza determinerà la formazione del campo elettromagnetico atteso emesso dall’intera struttura. In un secondo approfondimento prenderemo in esame anche l’effetto della radiazione del filo inclinato che, per ora, considereremo trascurabile.
Facendo riferimento ai “sacri testi” sappiamo che dobbiamo attenderci una reattanza con una spiccata componente induttiva da compensare con una capacità in serie. Meglio un ponte ad L formato da due condensatori variabili come da Fig. 1. Sarà sempre utile avere a disposizione un accordatore, non si sa mai!
Anche se il paragone potrà sembrare un po’ strano il sistema di cui ci stiamo occupando assomiglia al più noto adattamento a “Delta” dei dipoli (sistema bilanciato) di cui può essere considerato la ”metà”.  Inoltre, a differenza dell’adattamento a Delta, questo è un adattamento ad un carico sbilanciato, quindi adatto ad un cavo coassiale. Vedi fig. 2.

Un radiatore verticale a massa, come la nostra Croce, oltre alle evidenti difficoltà di utilizzo offre anche alcuni vantaggi: non necessita di isolatori alla base, ha una grande robustezza meccanica ed è più immune a scariche elettrostatiche rispetto ad altre antenne. Di contro è difficilmente prevedibile lo sfasamento fra tensione e corrente quindi andrà posta una cura particolare e una buona dose di pazienza nel cercare valori ottimali fra inclinazione del filo, lunghezza e punto di contatto sul traliccio.
In letteratura l’antenna elettricamente a terra più nota è il monopolo ad ¼ d’onda Hairpin, tipicamente utilizzata in ambito militare. Vedi Fig. 3.

Per un impiego in 160 metri, in assenza di grandi spazi, non è raro l’impiego del classico traliccio portante su cui vi sono installate le direttive e quant’altro. Il traliccio, di lunghezza compresa normalmente fra i 12 ed i 20 metri, adeguatamente accordato, riesce a lavorare nella Top Band, anche se meglio in trasmissione che in ricezione.
Infatti, mentre ci aspettiamo una discreta resa in trasmissione, sappiamo che dovremo anche fare i conti con un rumore elevato in ricezione. Il che potrebbe indurci ad utilizzare un’antenna filare solo in ricezione.
Altra cosa da non sottovalutare è lo stato di conservazione della Croce ovvero la connessione elettrica fra gli elementi: questi essendo fortemente ossidati oltre a non garantire uniformità nella conduzione potrebbero generare risonanze difficilmente prevedibili.
Da non trascurare la terra: la zona è particolarmente rocciosa quindi ci dovremo munire di almeno 4 matassine di cavo da stendere a terra a partire dalla base delle Croce stessa. O attendere un giorno particolarmente bagnato? … Forse è meglio stendere i fili a terra!
In questi mesi di preparazione abbiamo anche simulato al computer una possibile configurazione con software MMANA-GAL ed eseguito prove con modello in scala.

Ma una cosa è certa: lo spirito che ci dovrà animare sarà di radioamatori appassionati di sperimentazione curiosi di capire cosa ne verrà fuori dopo le prime misure. Sarà quindi argomento di confronto e approfondimento ma soprattutto di condivisione fra un gruppo di Amici!
A presto, spero, per commentare i risultati!
Antonio
IØABU