Log-Periodic experiments

Esperimenti con Log-Periodica

by is0iek, 1980

 Since many years I heard about the very interesting antenna LPDA (Log-Periodic Directional Array), when I read the K4EWG (P.D. Rhodes, on QST Nov. 1973) item, translated by I5RU (M. Castellani) on Radio Rivista Nov. 1974.

My idea was to test on a VHF 2 meters scale model, from 130 to 300 MHz with no interruption. After, I faced the problem of getting a single boomed, DC grounded antenna, with no center insulated elements, in foresight of further HF achievements ; at least using metallic materials, while there's no problem with plastic unusual ones.

The main problem was thus to feed each element with grounded center, each other with the correct phase relationship.

I thought to achieve the antenna feeder with some type of crossed "Z" wiring between each element and the other, as a kind of "gamma" on each element (see figure) ; while the feeding line to the station was 52 ohm or 75 ohm TV, its shield connected at Mb point and the inner conductor with dielectric run parallel to the boom and connected to the first "gamma" at the shortest element (and not the longest, as in the first issue in picture). The indefinite length reflector was the same supporting mast, at an appropriate distance (i.e. about a quarter wave at the lowest frequency) from the longest element.

Results of such experimentation were rather satisfactory :

 

Since then, Log-periodic antenna, in despite of their remarkable merits, hasn't really had a great success among Amateur ; perhaps a monoband (or more stacked) performs better, in addition the weight of 12 or more full-sized elements has with no doubts its impact on choice (at least unless using extra-light unusual materials) ; a 3 el. 3 band antenna, even having not so much gain, weights much less and costs much less (but the number of manufactured pieces has also a great importance on price), and implies less mechanical problems in support, rods, rotor and brake, not to mention of possible damages, which in turn means other indirect costs.

But I think that in the abandonment by OM of the big silver structure had had a remarkable impact something undefined, like hyper specialization, concentrating activities in many specialized segments, which tend each other not to talk much ; and some kind of monoculture in radio which tends to privilege some bands as to others, some very crowded segments, while others are going deserted, a certain or highly probable QSO as to an uncertain or tried one, rapid PTT as to a careful listening.

By that way, a magnificent general purpose antenna such as the Log-periodic, capable to space at once from one to the other edge of the HF spectrum, and beyond, can't be much appreciated, while our attention, distracted by too many things, can't no longer look at the beauty and unity of natural phenomena, and at such creations of the human ingeniousness.

See also HF wired Log-Periodic

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 Erano già molti anni che sentivo parlare di questo modello di antenna, per vero assai interessante, quando la lettura su Radio Rivista n. 11/74 nella trad. di I5RU M. Castellani (da QST 11/73 K4EWG P. D. Rhodes) di una descrizione assai dettagliata e ricca di particolari costruttivi risvegliava la mia fantasia, e l'immagine della grande struttura argentea dominava i miei pensieri. Come fare per provare "dal vero" ? Ecco allora l'idea: la nostra bella frequenza dei 2 metri diventava palestra per la sperimentazione in scala 1:10, dividendo per lo stesso fattore tutte le misure fisiche e per questo stesso motivo decuplicando le frequenze di lavoro che diventavano così 130 - 300 MHz senza interruzione di continuità.

Mi sono in seguito posto il problema di ottenere un'antenna a singolo boma che fosse elettricamente a massa in corrente continua, i cui elementi cioè fossero non più isolati al centro, cioè interrotti anche meccanicamente, anche per ragioni di solidità meccanica oltre che nonché di semplicità costruttiva ; questo evitando di introdurre delle discontinuità nella struttura dell'elemento, con l'uso di materiali eterogenei generalmente meno resistenti, e proprio nel punto ove sono massimi i momenti flettenti dovuti al peso proprio, ad eventuali carichi addizionali, soprattutto quelli dinamici dovuti alla spinta dle vento ; ciò anche in vista di future, prospettate realizzazioni per HF (!). Questo almeno sintantoché si impieghino materiali metallici, ove la continuità meccanica implica necessariamente quella elettrica, mentre non si pone impiegando materiali inusuali non metallici . Il problema principale era dunque quello di effettuare l'eccitazione degli elementi nel modo corretto, ricordando al proposito come nello schema della log periodica non esistano elementi parassiti, ma tutti gli elementi siano alimentati dalla linea centrale ; e di farlo col centro a massa e nel rispetto delle reciproche relazioni di fase.

Ho dunque pensato di effettuare ciò con un alimentatore d'antenna a forma di una serie di "Z" incrociate alternativamente (come in figura), ciascuno pensabile come un gamma match sul proprio elemento ; questi alimentati dalla linea di trasmissione dalla stazione, tra il primo (punto A in figura) e l'ultimo (punto Mb), collegando cioè la calza del cavo alla massa dell'antenna nel centro dell'elemento più lungo, ed il centrale della linea prolungato senza più la calza, ma ricoperto dalla sola guaina isolante, e fatto scorrere parallelamente al boma, al "gamma" dell'elemento più corto (non al più lungo, come dal primo tentativo in foto). L'elemento in funzione di riflettore passivo di lunghezza indefinita, era costituito dallo stesso palo metallico di sostegno, posto ad una distanza opportuna dall'elemento più lungo, distanza pari a circa un quarto d'onda alla frequenza di lavoro più bassa.

I risultati di tale sperimentazione sono stati soddisfacenti :

 

 

Da allora (primi anni ottanta) l'antenna Log-Periodica, ribattezzata anche logaritmica, o trapezio, triangolo, ecc. perché ne ricorda approssimativamente la forma, è diventata popolarissima nell'utenza televisiva terrestre, anche nelle sue varianti, complice il proliferare dei canali disponibili, anche più di molti altri tipi tra cui la Yagi, un tempo antenna TV per antonomasia !

 Ma malgrado i suoi notevoli pregi non ha in realtà "sfondato" presso i Radioamatori, e neppure trovato grande accoglienza. Certo una monobanda, o più monobande sovrapposte, rendono sotto molti aspetti un servizio migliore ; inoltre influirà nella scelta il peso non trascurabile dei dodici e più elementi, salvo fare ricorso a materiali speciali e costosi, o almeno economici ma inconsueti ; mentre una tribanda 20-15-10, se non ha un guadagno superiore, almeno è assai più leggera e costa anche assai meno (sul costo però influisce assai il numero degli esemplari prodotti e venduti), e pone problemi meccanici alquanto minori anche come robustezza di supporti, tiranti, rotori, freni, ecc., per tacere di possibili danni ; ciò che si traduce in ulteriori costi indiretti.

Credo però che sull'accantonamento della bellissima antenna argentea da parte degli OM abbia anche influito, un qualcosa di indefinibile, che si potrebbe da un lato assimilare a un'iperspecializzazione, con la concentrazione delle attività in tanti segmenti specialistici aventi pochi punti di contatto, distanti ed incomunicabili tra loro, che hanno spezzato il continuum, frantumando e disperdendo una visione generalista ma unitaria della radio, e forse con essa del mondo ; dall'altro chiamare come una sorta di omologazione, di monocultura radiantistica, di resistenza alla novità (proprio da noi OM !), che ha finito per privilegiare l'operatività su certe bande piuttosto che altre ; su certi segmenti di banda, affollatissimi e spintonati, a scapito di altri assolutamente liberi ; il collegamento certo a preferenza di quello ipotetico, probabile o solo tentato ; l'ingresso rapido, il dito sul PTT alla telequiz, sull'ascolto attento, il prefisso ed il punteggio sulla persona del corrispondente, e restringerne fatalmente gli orizzonti.

Date queste premesse, anche una magnifica antenna generalista come la Log, capace in un colpo solo di spaziare tra gli estremi dello spettro HF ed anche oltre, non può trovare molto apprezzamento quando l'attenzione, distratta da troppe altre cose, non riesce più a cogliere la bellezza e l'unitarietà dei fenomeni naturali, oltre a tali creazioni dell'ingegno umano.

Vedi anche Log-Periodica filare HF

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