Conical Monopole Antenna C.M.A.


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diagramma
400 X 507
parte-superiore
500 X 565
radiali
400 X 562
raggio-centrale
500 X 650
vista_laterale
413 X 800

La maggior parte degli OM che lavorano gli 1.8 MHz,come le altre bande basse, devono usare sia per ragioni di spazio che di praticità, dei semplici dipoli, caricati o a lunghezza fisica intera. Potrebbe però essere interessante vedere che tipo di antenne potrebbero essere utilizzate per le basse frequenze con alti rendimenti.WB6LOH descriveva alcuni anni fà su QST un'antenna verticale tribanda per 80,40 e 20 metri con possibilità di modifica per i 160 metri, che naturalmente risulta molto grossa e quindi non accessibile per tutti, essenzialmente per ragioni di spazio.E' importante concentrare la potenza R.F. del trasmettitore sull' antenna direttiva appropriata se si vuole inviare il segnale più forte possibile all'antenna ricevente del corrispondente.Questo fatto ha logicamente reso la direttiva yagi un'antenna veramente popolare ed efficiente per le più alte frequenze d'amatore. Un'antenna direttiva per gl i 80 metri dovrebbe avere un riflettore di 42,5 metri e un boomdi 23,4 metri su un supporto di 76 metri. Ciò rende l'antenna direttiva impraticabile per gl i 80 metri (forse UK9AAN o 7J4AAL ), e persino sui 40 metri una yagi a lunghezza fisica intera rappresenta una struttura difficilmente installabile. Non esiste una soluzione facile per una buona antenna DX sulle basse frequenze ma la "Conical Monopole Antenna" può essere interessante per i piu appassionati come una soluzione più pratica.La C.M.A. è un' antenna verticale alimentata alla base che ha un diagramma omnidirezionale ma un rendimento, per quello che riguarda l'elevazione, che mantiene molta dell'energia irradiata molto vicino all'orizzonte in una posizione ottimale ciò per le trasmissioni a lunga distanza.Il diagramma di elevazione di un'antenna è un fattore molto inportante ed è dimostrato dalla (tabella diagramma) in cui sono contenute le distanze di ogni singola riflessione ionosferica dell'onda irradiata,riferite a diversi aqngoli di levezione rispetto al piano dell'orizzonte. Le suddette distanze si riferiscono ad un'altezza del punto di riflessione nella ionosfera di 300 km.E' evidente dalla tavola che è importante concentrare l'energia irradiata dal trasmettitore a bassi angoli di radiazione. Sia i dipoli orizzontali che le direttive dovrebbero essere circa alla lunghezza di un'onda da terra per un basso angolo di radiazione, ed anche con questa altezza,la massima radiazione è a 15°.La precedente discussione del diagramma del piano verticale dimostra i motivi per cui un'antenna verticale può spesso dare prestazioni migliori di una direttiva: un'antenna verticale può irradiare ad angoli piu bassi di una direttiva e, minore è l'angolo di radiazione, maggiore è la distanza in cui la R. F. è irradiata. Questo fatto è molto importante per un' antenna che lavori sui 160 metri in quanto la direttività delle onde radio a questa frequenza è molto bassa; per contro, la riflessione ionosferica è un elemento determinante per il collegamento DX. Un'altra importante considerazione sul dipolo è sulla yagi è la loro caratteristica banda stretta. Spesso è difficile coprire effettivamente una banda senza un altro R.O.S., usando questo tipo di antenne,è possibile ottenere una buona antenna a basso angolo di radiazione che copra non solo una ma tre bande e che sia alta solo O,17 d'onda, La conical monopole antenna : è un' antenna del genere. E grossa rispetto ad un dipolo ma sarebbe come paragonare una lancia di salvataggio con un transatlantico: è ovvio che le prestazioni migliori le può dare solo la piu grossa. La C.M.A. consiste in due piramidi esagonali unite alla base. La piramide inferiore incluso un adattatore di impedenza per ottenere l'impedenza appropriata allo spettro di frequenza che si intende utilizzare, è alimentata da una linea di trasmissione a 50 ohm .Per semplificare la costruzione, i coni sono simulati con elementi filari a forma di gabbia. Nella versione commerciale la torre centrale, quella che fa da supporto all'intera struttura, é un palo metallico collegato con la terra che costituisce la terra elettrica. In questo modo l'antenna è collegata a terra nel punto morto e questa protegge l'apparato dalle scariche elettriche.La (Fig. 1) mostra le dimensioni totali per una C.M.A che operi in 80 - 40 - 20 metri con un S.W.R. di meno 2:1. Sfortunatamente il miglior adattamento d'impedenza a 50 ohm si trova nello spettro di frequenza da 10 a 12 MHz, che non è di alcun interesse per noi a meno che la banda dei 10 MHz, teoricamente assegnataci al W.A. R .C. non divenga finalmente operativa.La base dei coni a piramidi è lunga 9,3 metri lungo la diagonale. L'antenna e sostenuta da un palo di circa 14,4 metri di cui 1,5 sono conficcati nel terreno in modo tale che non si rendono necessari tiranti l'intera struttura filare rappresenta fisicamente una controventatura. Il cono superiore consiste in 12 fili, 2 per ogni angolo. Quello inferiore ha 3 fili in più per ogni faccia della piramide in modo tale da costituire una struttura piu solida. La vista in sezione della (Figura 1) mostra i fili esterni, due dei sei radiali A, i tronchi di linea b collegati a terra, e il palo C. I radiali e le derivazioni a massa costituiscono un tronco di linea accorciato connesso attraverso la linea di trasmissione che alimenta la gabbia esterna alla base del cono inferiore. Un sistema di radiali lunghi 18,6 metri collega alla calza della linea di trasmissione i sei spezzoni di discesa che fungono da adattatore.


Dettagli

(Per chi volesse intraprendere la costruzione, fornisco i dati originali consigliati da WB6LOH). Una piccola piattaforma di acciaio inox o altro materiale resistente in cima alla piramide superiore e sostenuta da alcune viti al palo, stabilizza la parte superiore e rappresenta una funzionale terminazione per i fili della gabbia e quelli del palo (sistema di terra).Tutte le parti filari hanno diametro 2,5 mm. Per allacciare ogni raggio alle due gabbie filari si possono usare dei fiocchi, preferibilmente vicino alla parte terminale di ogni raggio in modo tale che anche il filo periferico viene connesso sia ai due fili della gabbia sia ad ogni raggio (vedi figura).L'assemblaggio della parte superiore può essere fatto a terra prima di issare il palo. In ogni caso la sistemazione di alcuni supporti sul palo permetterà l'assemblaggio e le saldature sul posto, se si vuole. L'assemblaggio del raggio centrale fa da supporto alla parte più larga dell'antenna, ad un altezza di circa 5,5 m da terra. Tagliate direttamente spezzoni da 4,8 metri per i raggi. Questi verranno poi tagliati dall'esterno per ottenere una distanza dal palo centrale di 4,5 m.Le cerniere allacciate ai lati inferiori dei raggi e al palo con viti a legno, sostengono i raggi centrali le terminazioni esterne sono invece sostenute dai fili della gabbia superiore. I fili della gabbia si estendono di 10 cm all'esterno dalla fine dei raggi, dove sono saldati con il filo periferito.Una placca di rame e tagliata come in (Fig. 3) in modo da tenere la gabbia, e il filo periferico. La placca di rame è ottenuta da un foglio di rame con alette simili a punte di saldatore. Queste alette sono piegate sulla gabbia dei fili e saldate sul posto. La placca è fissata al raggio e quindi il filo periferico deve essere saldato sui momento di assemblaggio. Sarebbe meglio se questo avesse alcuni imbandi in modo tale che, quando i fili della gabbia inferiore vengono saldati, la tensione sul filo periferico e sui raggi non risulti eccessiva. In più, i fili del raggio devono essere saldati al filo periferico o fissati al palo con delle parker. Anche i tronchi di linea dovrebbero essere saldati sul posto. A saldature avvenute e fissati i fili ai raggi, il cono superiore può essere finalmente accordato e messo in tensione. Se al primo tentativo non risulta simmetrico si può portare in allineamento. Questo e anche il momento di ricontrollare le dimensioni: una precisione di più o meno 2 cm dovrebbe essere sufficiente. I tre fili addizionali su ogni faccia del cono inferiore sono saldati al filo periferico con uguale spaziatura dai raggi. Alla base del cono inferiore (Fig. 4) sei mozzi da 2 cm con terminazione appiattita formano un anello al quale sono attaccati i 30 fili del cono inferiore. Il riscaldamento delle parti terminali del tubo renderà più facile il loro appiattimento e la lara incurvatura. Perni di bronzo da diametro 8 sono gli ideali per tenere insieme l'anello inferiore.Prima di aver imbullonato insieme è necessario fissare gli isolatori all'anello facendo uso di una spira di filo, che giri intorno agli anelli di bronzo e piazzata fra le sezioni appiattite del mozzo.Spire filari di questo genere collegano gli isolatori ai tenditori e dei ganci filettati da 50 mm al palo completano l'equilibrio del tirantaggio della base dell'antenna.Sarebbe forse più semplice trapanare tutti i fori dopo che i tubi sono fissati assieme. Ora è l'ultima volta in cui va ritoccata la tenditura dei fili ed e quindi importante sistemare attentamente l'anello di alimentazione bloccandolo da terra e portare in tensione i tenditori.I fili sono alimentati attraverso i buchi praticati nei tubi di rame, avvolti intorno al tubo o ritorti su loro stessi, pronti ad essere saldati. I blocchi sono ora rimessi e i tenditori sono tesi fino a rendere l'intera struttura completamente rigida. Se le lunghezze di tutti i fili sono esatte, saldate i fili all'anello di alimentazione. Un paio di nastri in metallo da 25 mm servono da connessione fra la linea d'alimentazione e l'anello d'alimentazione. Ogni estremità deve essere attentamente saldata in modo da rendere la connessione perfettamente efficace. Se si usa l'intero cavo e meglio ricoprire l'estremita con nastro elettrico in modo da evitare infiltrazioni di acqua ed umidita. Due funi di sostegno di polietilene a qualsiasi altro tipo di materiale, possibilmente in fibra sintetica, stabilizzano l'antenna ed evitano le oscillazioni. Nel sistema di terra occorrerebbe qualcosa come 1400 metri di filo, che puo ovviamente essere diverso dal filo d i rame.Credo che chi possiede un sistema di terra gia fatto e funzionante per il suo parco antenne possa utilizzarlo anche per questo tipo di antenna. Bisogna però precisare che se questa antenna vi farà lavorare sui 160 metri, apportando delle modifiche, il guadagno in dB diventa determinante: in questa antenna come in tutte le altre, maggiore è il sistema di terra utilizzato, maggiore è il rendimento.Per quello che riguarda il rendimento, le figure 5a e 5b dimostrano le prestazioni di questa antenna graficamente. Il sistema di terra sopra descritto aumenta di 1 dB il rendimento a bassi angoli di radiazione. Sfortunatamente il rendimento non è molto soddisfacente per distanze inferiori a 200 km, ma come avevo detto, l'antenna ha un buon rendimento su distanze coperte da un'intera riflessione ionosferica (quindi,lunghe distanze).Moltiplicando le dimensioni per 2,172 l'antenna può lavorare per 160,80 e 40. metri mentre moltiplicando queste per 0.543 lavorerà le tre bande superiori, ma con risultati inferiori al rendimento delle bande basse.

(by E.W.Pappenfus WB6LOH traduzione di E.versace I1ZYR - Rewritten I1WQR)