ANTENNA DOPPIA ZEPPELIN MODIFICATA

Abbiamo visto spesso  come si possa incrementare il guadagno di un semplice dipolo aumentando la lunghezza del filo ed adattando l’impedenza con uno spezzone di cavo da 75 ohm.
L’antenna funziona perfettamente come previsto dal computer e, specialmente in ricezione, riesce a “tirare fuori “segnali molto deboli che con le solite cinque ottavi venivano coperti dal QRM.

Purtroppo la lunghezza totale di 16 metri e il trasformatore d’impedenza ad un quarto d’onda, rappresentano alcune difficoltà sia per la installazione che per la realizzazione pratica.
Come si potrebbe fare per ridurre un poco la lunghezza e contemporaneamente aumentare il guadagno??
Ed ecco riapparire la vecchia e gloriosa Zeppelin che con le dovute modifiche, rende ancor più del dipolo lun­go tre mezze lunghezze.

Consultando i dati e le caratteristiche della Zeppelin sul mio “antenna Book”, ho potuto constatare che il guada­gno è di 3 decibel superiore a quello del dipolo di riferimento mentre la lunghezza ottimale è di 0.64 lunghezze d’onda per ciascun braccio dell’antenna.
Ciò significa una riduzione rispetto al dipolo lungo di oltre tre metri sulla lunghezza totale!!!!.

Dopo aver letto tutte le informazioni tecniche, sono emerse le difficoltà pratiche e cioè come adattare il solito cavo coassiale da 50 ohms con l’antenna.
Infatti l’antenna non è risonante ,ha una impedenza molto alta ed anche una reattanza negativa elevata.
Avendo a disposizione un balun da 9 a 1 ed una piattina da 450 ohm, si potrebbe fare l’adattamento ,però mi è sembrato voler complicare le cose ed allora ho deciso di provare con linee calcolate a spaziatura progressiva. 

Vi risparmio la formula per il calcolo perché penso che il tutto sia un po fuori dalla portata di noi CB, però avendo a disposizione il solito computer, ho trovato esattamente le proporzioni e le misure per avere l’adattamento giusto fra l’antenna ed il cavo coassiale. 

Come si può vedere chiaramente nella fig.1 , i due bracci orizzontali dell’antenna hanno una lunghezza di millimetri 6400, al centro esiste una cordicella di materia­le isolante (nylon , polypropilene ecc.) la cui lunghezza di Mm. 400 determina la spaziatura fra i due elementi; il fi­lo poi prosegue quasi verticalmente sino all’isolatore centrale o balun dove sarà avvitato il PL del cavo coassiale collegato al TX, la lunghezza di questo tratto è di mm. 1850; quindi metà antenna sarà lunga 6400 + 1850 mm. e cioè metri 8.250.Il filo usato nei tre prototipi costruiti è del diametro di 2 millimetri corrispondente alla sezione quadrata di  circa 3 mm. quadrati.
Ricordiamo che il comune cavo elettrico da elettricisti viene venduto con l’indicazione in mm. quadrati.  

Fig 1 Configurazione e dimensioni (in millimetri)della doppia Zeppelin

I due pezzi di filo da 1850 mm. ,rappresentano in pratica Il trasformatore d’impedenza progressivo mentre la parte orizzontale sostenuta da due isolatori e separata al centro di 400 mm., rappresenta la vera parte di filo che irradia onde elettromagnetiche.
Per essere precisi anche i due tratti di filo verticali irradiano un piccola parte di radiofrequenza ma da! lato pratico questo non porta alcun danno a tutto il complesso che ha un guadagno di oltre 3 Dbi. rispetto al dipolo messo alla stessa altezza di 6 metri dal suolo.  

Molto probabilmente l’antenna subito dopo l’installazione, risulterà un po lunga e cioè il valore delle onde stazionarie sarà ottimale sulla parte più bassa della 27 Mhz., quindi basterà tagliare agli estremi dei due fili orizzontali una quantità uguale di filo (pochi centimetri per volta) sino ad ottenere un valore di onde stazionarie di 1.2 /1.3 sulla frequenza desiderata. 

Come accade anche per il dipolo,il lobo principale di ra­diazione è perpendicolare al piano verticale contenente il filo, è molto stretto ed è molto ridotto su i fianchi l’antenna è bidirezionale e se viene installata nella direzione Nord/Sud,il massimo rendimento si otterrà verso le direzioni Est ed Ovest. 

Le misure riportate nella fig.1  , si riferiscono al cavo ricoperto della calza isolante che agisce come una capacità linearmente distribuita su tutta la lunghezza; questa capacità ha l’effetto di aumentare la lunghezza fisica del cavo stesso che deve perciò essere accorciato.

Tale correzione (circa il 3% della lunghezza) è già stato preso in considerazione per le misure di fig.1, però nel caso si usasse filo nudo, allora si dovrebbe aumentare del 3% le dimensione del filo. 

Nella fig.2 possiamo visualizzare sia il guadagno (compresa la riflessione causata dal terreno), che l’angolo di elevazione.  

Fig2-  Elevazione e guadagno dei lobi con antenna innalzata a 6 metri dal suolo

Con l’altezza attuale di 6 metri ,tale angolo è di 26°  a partire dall’orizzonte.
Si ricorda che un angolo molto basso (sotto i dieci gradi) farà raggiungere distanze molto elevate, però per ottenere un tale risultato, l’antenna dovrà essere posizionata ad una altezza di almeno una lunghezza d’onda.

L’antenna ha una polarizzazione orizzontale, però, se vie­ne installata verticalmente, avrà la polarizzazione verticale e sarà omnidirezionale con un rendimento certamente superiore alla 5 ottavi. 

Su richiesta di alcuni amici del Club, ho provato a simulare anche una configurazione della Zeppelin a V invertita, però ho visto che le caratteristiche del guadagno si deteriorano rapidamente appena si modifica il filo dalla posizione orizzontale, mentre sto ancora provando la sistemazione di due Zeppelin incrociate con alimentazione separata ed indi­pendente, in pratica arrivano al TX due cavi coassiali selezionabili con commutatore per cambiare la direzione di massimo guadagno.

Nella prossima figura (fig.3) si vede la comparazione dei due lobi della Zeppelin e del Super Dip o dipolo a 3 mezze onde (antenna descritta nelle edizioni precedenti).  

Si nota subito la grande differenza fra i due guadagni che arriva a —6.4 dB; ciò significa che la Zeppelin quadruplica la potenza in trasmissione rispetto al Super Dip, tale incremento è ,in pratica, equivalente ad un punto sulla scala del ‘S-Meter” del ricevitore.
Considerando anche il fatto che il lobo orizzontale è molto più stretto rispetto all’antenna presa in considerazione, si avrà come risultato finale una ricezione esente da “rumori industriali” e fortemente direttiva, nella direzione perpendicolare al piano contenente il filo della Zeppelin. 

Molti dei lettori di queste note tecniche, avranno notato come, a differenza dei diagrammi precedenti, la denominazione della elevazione parte da 90 gradi (equivalente all’orizzonte) arriva a zero gradi allo zenith per poi raggiungere i - 90 gradi. 

Questo tipo di “plot” mi sembra meno intuitivo dei precedenti però l’ultima versione del NEC2 rilasciata dalla U.S. Navy nel luglio del 2002 è impostata con questa configurazione per motivi non ancora ben chiariti. 

Il simulatore usato per calcolare la Zeppelin, oltre ai dati principali necessari per costruire l’antenna , ha calcolato parecchi altri parametri che normalmente non vengono scritti ma sono molto importanti. 

Per questo motivo nella prossima figura (Fig.4) viene riportato il diagramma della resistenza d’antenna “R” e della reattanza “X” per i valori della frequenza da 27.2 Mhz a 27.8 Mhz in passi da 50 Hz.

Fig 4- Diagramma delle resistenze e delle reattanze (X) relative alle diverse frequenze

Si vede che la resistenza d’antenna è praticamente costante per tutte le frequenze prese in esame ed ha un valore di circa 49 ohm

L’altra linea che rappresenta la reattanza ha un valore di zero” ohm esattamente fra 27.55 e 27.60 (27.555) frequenza per cui è stata calcolata l’antenna e dove chiaramente avviene la risonanza.

Man mano che ci si allontana dalla frequenza di risonanza, la reattanza acquista un certo valore, negativo per le frequenze più basse e positivo per quelle più alte.Il valore della reattanza coniugato con quello della resistenza porterà alla impedenza finale dell’antenna e conseguentemente al valore delle onde stazionarie.
Nel nostro caso saranno molto vicine ad I per la freq.= 27.555 dove X è praticamente nullo per poi salire ai due estremi della banda presa in considerazione nel grafico.

E’ molto utile conoscere anche l’andamento del­le onde stazionarie per stabilire se l’antenna è“larga” oppure “stretta”, perciò nella figura 5 si può notare la curva delle SWR (standig wawe ratio) e fare le opportune considerazioni. Per esempio possiamo constatare che il valore 2 di SWR comprende una banda che va da 27.3 a 28.0 Mhz ( circa 700 KHz.)

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Fig 5 Curva delle onde stazionarie (SWR)

Per ulteriori informazioni e per comunicarci le vostre esperienze con la
Doppia Zeppelin scrivere a: clubmarconi@libero.it
Oppure a: Club G.Marconi, Fermo posta -16161 Genova /57 - Italy