C’è probabilmente un ritorno alla banda cittadina e chi, al momento, opera con collegamenti internazionali con Internet, ha la nostalgia delle tradizionali trasmissioni con le onde radio. Certo, prima ciò costituiva una sorta di avventura: propagazione, interferenze, contatti non sicuri o interrotti non rendevano proprio la vita facile al DXer ma, probabilmente, era proprio questo che aumentava il fascino dell’etere e rendeva i QSO interessanti e appassionanti. Seguiamo questa facile e breve guida per realizzare una delle più semplici ma efficaci antenne per la trasmissione e la ricezione dei segnali radio.

La banda cittadina (CB)

Si tratta della banda radio dei 27 MHz (11 metri) per uso privato. I trasmettitori che operano in queste frequenze sono chiamati baracchini e possono trasmettere in modulazione di ampiezza (AM), in modulazione di frequenza (FM) o in banda laterale singola (SSB). Le frequenze di trasmissione consentite sono comprese tra 26.965 MHz e i 27.405 MHz (dal canale 1 al canale 40). Tale argomento è regolamentato da precisi decreti. Non entrando in merito alla discussione, la legislazione impone restrizioni circa la potenza massima TX e la tipologia di antenna utilizzata. Proprio per tale motivo, è quest’ultima a far da padrona. In altre parole, potrebbe essere possibile effettuare un collegamento intercontinentale con mezzo Watt di potenza e un’ottima antenna e non il contrario, in condizioni atmosferiche favorevoli. Vediamo come sia possibile, allo scopo, progettare un antenna a dipolo proprio per questa banda sottolineando, ancora una volta, la presenza della Matematica in qualsiasi settore tecnico.

Il dipolo

Costruire un dipolo è alla portata di tutti. Con materiale disponibile in casa o in laboratorio è possibile realizzare tale antenna. La sua costruzione è molto semplice e le varie misure possono essere calcolate con alcune formule. Ma per una maggiore efficienza utilizzeremo il programma di modellazione di antenne gratuito 4NEC2. Con tale programma possiamo dimensionare le diverse caratteristiche dell’antenna. Il dipolo è costituito da due segmenti opposti, di lunghezza pari a 1/4 d’onda. Esso può essere utilizzato per una sola frequenza, in ricezione o trasmissione.

Il centro banda

Le frequenze utilizzate dalla banda CB sono comprese, come detto prima, tra 26.965 MHz e 27.405 MHz. Il dimensionamento dell’antenna può essere, dunque, eseguito a centro banda, ossia a 27.185 MHz (frequenza media). Chi, tuttavia, avesse esigenze particolari su una determinata frequenza, può effettuare i calcoli su diversi valori. Dal momento che il dipolo è un tipo d’antenna “a mezz’onda”, ogni braccio è lungo circa 2.75 metri (misure di partenza). Sarà poi il programma 4NEC2 a indicarci esattamente la corretta lunghezza. Dopo aver aperto il programma e creato un nuovo documento, possiamo entrare nella scheda dell’editor delle dimensioni fisiche dell’antenna, come mostrato in figura 1 e possiamo inserire le seguenti misure:

• type: Wire
• tag: 1
• Segs: 9
• X1: -2.75
• Y1: 0
• Z1: 2
• X2: 2.75
• Y2: 0
• Z2: 2
• Radius: 0.0001

Ovviamente è possibile realizzare qualsiasi altra tipologia e forma di antenna. E’ sufficiente inserire gli elementi al posto giusto. Il significato dei valori è estremamente semplice. Si tratta di un dipolo che si estende dalla coordinata -2.75 a +2.75 (X) e si trova all’altezza di 2 metri (Z). Il raggio del filo utilizzato è pari a 0,0001 metri. Essa è composta da 9 segmenti, utili per effettuare il calcolo dei “momenti” elettromagnetici.

Figura 1: il dimensionamento del dipolo

Si tratta di una configurazione estremamente semplice, probabilmente una delle tipologie di antenna più semplici esistenti. A ogni modo, sia per curiosità che per controllo, è utile aprire la finestra della geometria (vedi figura 2), per visualizzare la sua forma fisica in un ambiente tridimensionale (3D).

Figura 2: la geometria dell’antenna

Occorre, a questo punto, impostare la frequenza che, come detto prima, equivale a 27.185 MHz (centro banda). L’inserimento avviene sempre nell’editor delle misure dell’antenna, selezionando la scheda “Freq./Ground”. Nella stessa scheda provvederemo a scegliere la tipologia di “terreno” o di massa, selezionando “Fast Ground” nell’elenco delle proposte. Siamo già pronti a effettuare un test preliminare dell’antenna. Premendo il tasto F7 e selezionando, come simulazione, la voce “Far Field pattern” è possibile visualizzare il diagramma d’irradiazione, come evidenziato in figura 3. Serve per verificare il comportamento dell’antenna, controllando in quali direzioni il segnale è diretto.

Figura 3: diagramma d’irradiazione del dipolo

Onde stazionarie e impedenza

Con le successive operazioni si apprezzerà la grandiosità del programma, che permette di collaudare la nostra antenna ancor prima di costruirla e realizzarla fisicamente. Premendo nuovamente il tasto F7 e selezionando, stavolta, l’opzione “Frequency sweep” si può programmare un intervallo di frequenze nel quale far trasmettere “virtualmente” l’antenna. Possiamo impostare, come limiti, una frequenza sweep compresa tra 25 e 30 MHz, con passo pari a 0.1 MHz. I grafici prodotti, visibili in figura 4, sono estremamente interessanti e di un’importanza straordinaria. L’antenna appena progettata “risuona” perfettamente alla frequenza di 26.4 MHz, con un rapporto di onde stazionarie di circa 1.39, un ottimo risultato. Il grafico evidenzia anche l’impedenza del dipolo.

Figura 4: le misure dell’SWR e dell’impedenza del dipolo01

Perfezionamento dell’antenna

Il programma dispone di un’opzione di ottimizzazione che permette di centrare la frequenza di risonanza alla perfezione, consentendo di ottenere un rapporto di SWR più basso possibile proprio a centro banda. Per eseguire la regolazione automatica si prema il tasto F12, si selezioni la variabile che s’intende modificare (in questo caso la lunghezza dei bracci) e si prema, quindi, il pulsante “Start”. Come mostrato in figura 5, dopo qualche istante il programma suggerirà la migliore lunghezza del dipolo, in questo caso con ogni braccio lungo 2.6682 metri (leggermente minore di quanto noi avevamo impostato all’inizio).

Figura 5: ottimizzazione dell’antenna

Conclusioni

Il programma, gratuito, risulta tanto prezioso per la costruzione di qualsiasi tipo di antenna. Consigliamo di provarlo sotto diversi aspetti, poiché il suo valore e la sua utilità non viene colto subito. Ma una volta apprese le sue potenzialità, non se ne potrà più fare a meno.