L’antenna OCF come antenna multibanda

Si tratta di una categoria di antenna di cui si parla e si scrive molto, usata specialmente da chi comincia e vuole un’antenna economica e tutto-fare.

Il dipolo OCF , spesso chiamato erroneamente “Windom”  presenta delle interessanti proprieta’:

1. – Permette di lavorare su piu’ bande (almeno per la fondamentale e le prime 2 armoniche con una efficienza accettabile).
2. – E’ realizzabile con costi contenuti come un normale dipolo filare.
3. Necessita di un trasformatore di impedenza e di un choke per bloccare le correnti di modo comune, che altrimenti scorrerebbero nella calza del coassiale (se alimentata con coax).

In effetti, un dipolo OCF richiede pero’ l’impiego di un trasformatore di impedenza e di una induttanza (choke) di blocco per evitare che la linea di trasmissione (di solito il cavo coassiale) irradi, modificando cosi’  il diagramma di radiazione e variando in maniera impredicibile l’impedenza vista lungo la linea.
A volte il trasformatore di impedenza e il choke sono incorporati in un unico oggetto (tipico  esempio e’ il BALUN in corrente di tipo Guanella, con trasformazione di impedenza 4:1).

A questo proposito occorre fare una premessa sulla trasformazione di impedenza necessaria per i dipolo alimentati fuori centro.

Impedenza del dipolo e del dipolo fuori centro

Un dipolo alimentato al centro e posto ad una altezza dal suolo di circa mezza lunghezza d’onda presenta un’impedenza di poco maggiore ai 60 Ohm. Se poi, come succede per le bande piu’ basse, il dipolo e’ montato ad altezze inferiori a lambda/5 , la sua impedenza al centro sara’ inferiore (anche di molto) a 50 Ohm.

Impedenza del dipolo OCF

Se il punto di alimentazione del nostro dipolo viene spostato dal centro verso un’ estremita’, l’impedenza vista variera’ con un andamento che dipende
dalla frequenza e dalla distanza di spostamento dal centro dell’antenna .
Notiamo che il caso estremo (alimentazione ad una estremita del dipolo) coincide con quello della “end fed” o meglio, di un filo di lunghezza lambda/2 alimentato all’estremita’ (la classica end fed antenna)  dove abbiamo un’impedenza molto alta corrispondente ad un nodo di corrente.
Quest’ultima osservazione sara’ utile quando confronteremo  i lobi di radiazione dell’OCF rispetto ad una antenna end-fed.

(Documento: L. B. Cebik, W4RNL, Fundamentals of Off-Center-Fed Dipoles)

(Il grafico qui sopra va letto considerando che lo 0% e’ pari al dipolo classico centrato, e man mano ci si muove verso le estremita’. Quindi quando vogliamo ottenere l’impedenza per la posizione 40% dobbiamo guardare il grafico per il valore 60%).

Il vantaggio del dipolo alimentato fuori centro consiste nel fatto che possiamo trovare un punto di alimentazione per il quale l’impedenza e’  circa uguale anche per le armoniche.  Tale impedenza sara’ tanto maggiore  quanto piu’ ci allontaniamo dal centro.

Naturalmente dovremo adattare a tale punto l’impedenza della linea di trasmissione (coassiale a 50-75 Ohm o linea aperta)  a quella del dipolo OCF.

Un valore classico per la posizione del punto fuori centro e’ il 30 o 33 % della lunghezza totale del dipolo. In quel punto l’impedenza stimata sara’ di circa 200 Ohm alla frequenza fondamentale del dipolo, ma sara’ diversa per le armoniche, e per alcune di esse il valore potrebbe essere molto diverso. 

Attenzione!  Il valore di 200 ohm si ha solo ad altezze dal suolo uguali o maggiori di lambda /2. Ad altezze piu’ basse, specialmente per i dipoli pensati per lavorare  in 40 e 80 metri, l’impedenza in quel punto si attestera’ attorno ai 130 – 150 Ohm.  E’ chiaro che avremo bisogno di un trasformatore di impedenza che porti i  150 Ohm ai 50 o 75 Ohm della linea. Il rapporto di trasformazione sara’ percio di circa 2.8 :  1, che per comodita’ arrontodiamo a  3:1

Questa infatta e’ stata la mia realizzazione, per un dipolo OCF da usare in 40 e 80 metri montato all’altezza max di 8 metri: piu’ di tanto non mi era possibile, pertanto non sarebbe stato corretto considerare l’impedenza pari a 200 Ohm.

 Costruzione del trasformatore e del choke

Il balun e’ costituito dall’unione di un trasformatore di impedenza avente  rapporto primario / secondario pari a circa  2.8:1 , realizzato con una coppia di ferriti binoculari mix 43,  e di un choke in corrente realizzato con un avvolgimento bifilare su un toroide FT 140-43.

Ho ottenuto il trasformatore binoculare  incollando insieme con colla epoxy due cilindri di ferrite del tipo Fair-rite mix 43, dato che  al momento della costruzione del prototipo non avevo a disposizione la ferrite binoculare adatta. Cio’ che e’ importante qui e’ che il mix sia di tipo 43 e che le dimensioni del nucleo siano tali da poter lavorare con potenze max dell’ordine dei 500w senza saturazione e riscaldamento eccessivo.

L’avvolgimento del choke 1:1  e’ costituito da 12-14 spire di  filo di rame smaltato da 1.5 mm e intrecciato. La ferrite mix 43 ha buone caratteristiche di permeabilita’ per la parte bassa delle  HF, ad un costo contenuto. Se si vuole un mix ancora migliore si può usare il mix 31, piu’ costoso e piu’ difficile da reperire. Consiglio di non usare i classici toroidi in pulviferro TO 200-2 o TO 200-6, (rosso il 2 e giallo il 6) in quanto i mix 2 e 6 non hanno la permeabilita’ sufficiente ad ottenere il necessario valore di induttanza  di almeno 50  uH,  e di impedenza di circa 3000 Ohm  a 7 MHz)

Rapporto spire – calcolo

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Trovate qui la galleria di quattro immagini relative al balun da me realizzato.