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Una antenna QFH

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Di Wolfgang DK6WX
(traduzione e adattamento di Achille De Santis - IU0EUF)

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Nel corso di qualche settimana, non mesi, ho provato ogni sorta di antenne, omnidirezionali e direttive, per la ricezione delle radiosonde. A partire dal semplice dipolo, la ground-plane, Turnstile, Lindenblad, Moxon... niente da fare, ci sono sempre dei buchi nel diagramma di radiazione quando gli angoli di elevazione sono molto elevati. Frustrazione e malumore. Ed è allora che ho ricevuto l’illuminazione: mi occorreva una ANTENNA QFH!

Il termine QFH non è stato ricavato dal codice Q, malgrado le apparenze, ma è l’acronimo in tre lettere di "Quadri Filar Helicoidal" antenna, quattro fili avvolti ad elica. Per saperne un po’ di più e soprattutto per effettuare dei calcoli di dimensionamento, la cosa migliore è di andare sul sito di John, ON6JC ; la piccola risorsa di calcolo si trova nel menù, a sinistra.
La ricetta è semplice. Per 403 MHz si prenderà:
- Numero di giri (Number of turns) : 0.5
- Raggio dell’elica (Bending radius) : 11 mm
- Diametro del conduttore (Conductor diameter) : 2.2 mm
- Rapport larghezza/altezza (Width/height ratio) : 0.44

Leggere attentamente quanto segue, piuttosto tre volte anziché una, prima di precipitarsi sul saldatore...

Materiale necessario (vedi foto a lato) :
- circa 2m di filo elettrico rigido del 4mm²
- circa 50cm di tubo PVC da impianti sanitari del diametro di 32mm (chiedete ad un idraulico che vi metta da parte gli sfridi: vengono gettati);
- circa 150 millimetri di tubo di ottone 3x0.5 millimetri (modellismo);
- 1 ritaglio di circuito stampato a singola faccia;
- 1 punta da 2.3 millimetri;
- 2 tappi del diametro 26 millimetri; (magazzini fai-da-te, ferramenta)

Preparazione

Prima tappa

A circa 15 o 20mm dall’estremità del tubo di PVC tracciare una linea che servirà da riferimento per tutte le altre misure. Disegnare una origine (punto zero) da qualche parte su questa linea.
Gli elementi orizzontali dell'antenna sono scalati ciascuno di 90 gradi, bisogna quindi tracciare quattro tacche sul contorno servendosi di un foglio di carta che andrà dapprima avvolto intorno al tubo per misurarne la circonferenza.
Successivamente basterà piegare in 2, poi di nuovo in 2, la lunghezza misurata per avere quattro quarti di giro e sarà facile riportare la posizione dei fori passanti, a partire dallo zero della linea di base.
A circa 2,5mm sopra la linea di base, tra i fori passanti a e i, segnare l’uscita del cavo (K).

foto 2 i = ingresso, a = uscita		foto 3 Grundlinie = linea di base, Kabel = cavo, Oben = alto.

Seconda tappa

Partendo dalla linea di base, segnare l’altezza dei fori del passaggio inferiore delle boccole (foto 4):
- H1 (uscita: a ) 245.2mm
- H2 (entrata: i ) 233 mm

Tracciare due linee arrotolando la banda di carta al livello di H1 e H2, poi riportare su queste due linee la posizione dei quattro passaggi superiori con l’aiuto di un regolo (profilato ad U reperibile presso i magazzini di bricolage) sulle due linee H1 (passaggio i ) e H2 (passaggio a, foto 5), avvolgere la banda di carta al livello di ciascuna delle due linee per verificare la posizione precisa dei fori (press’a poco dello spessore della linea di matita!). Un regolo piano non può essere utilizzato poiché rischia di scivolare.

Segnare tutti i punti con un punteruolo e forarli perpendicolarmente con una punta da 2,3mm di diametro. Fresare leggermente i fori dei livelli H1 e H2 per facilitare l’incollaggio ulteriore. Preparare il foro di passaggio del cavo coassiale in funzione del diametro dello stesso (RG58 : 5.5mm).

Ed ora… un sospiro di sollievo!

foto 4 : unten = basso		foto 5 : schiene = profilato, guida

Terza tappa

Su un pezzetto di circuito stampato singola faccia, ritagliare un disco di diametro uguale al diametro interno del tubo. Per facilitare il montaggio ulteriore, effettuare un foro da 2,5mm di diametro al centro del disco. Dividere in due la parte in rame rimuovendone una striscia (foto 6).

Sul tubo di ottone, ritagliare 8 piccoli pezzi di circa 15mm di lunghezza. Serviranno a raccordare le parti orizzontali e le parti verticali. A 1,5mm dall’estremità di ogni tubo, segnare e poi forare un foro pilota di diametro 1,5mm che poi sarà allargato a 2,3mm (foto 7).

foto 6 : trennen = tagliare (il rame) Montage Bohrung = foro di montaggio		foto 7 : Abrunden = arrotondare

Quarta tappa

Rimuovere completamente la guaina del filo da 4mm². Agganciare un capo del filo ad una morsa (o ad una maniglia di porta) e tirare vigorosamente sull’altra estremità con una pinza, aiutandosi facendo scorrere un bastoncino di legno o metallo sul filo, per raddrizzarlo.

Con il filo raddrizzato, preparare le lunghezze seguenti:
- 2x 296 mm (bacchetta esterna)
- 2x 281,2 mm (bacchetta interna)
- 1x 105,6 mm (pezzo orizzontale H1 inferiore)
- 1x 100 mm (pezzo orizzontale H2 inferiore)
- 4x circa 70mm (pezzi radiali orizzontali superiori), lunghezza non critica.

Notate che, durante il taglio, molte cesoie schiacciano più di quanto taglino. Aggiustare la lunghezza del filo, se necessario.
Arrotondare le estremità delle bacchette di modo che affiorino nei tubi di raccordo in ottone (Fig. 7) che useremo più tardi.

Ora passiamo alla centratura degli elementi di elica (foto 8).
Su un (altro) tubo di PVC di diametro 110mm tracciare le linee di riferimento 0, H1 e H2. 
I due pezzi di filo sono piegati (centinati) insieme in base alle linee, sapendo che possiamo ancora ritoccare la forma in seguito.

foto 8 (v. anche la foto 7) Vor dem Biegen Enden abrunden = arrotondare le estremità prima della centinatura;

Assemblaggio

Stagnare leggermente il disco di piastra ramata. Piazzare il disco di circuito stampato mantenendolo nel tubo con l'aiuto di un pezzo di legno, un tubetto di plastica... infilato nel tubo.
Stagnare l’estremità interna dei 4 radiali di filo da 70mm; introdurli nei fori e orientare il disco (v. foto 9, 10).

Saldare i 4 pezzi di filo, a raggiera, sul circuito stampato, cercando di fare presto per non far fondere la plastica.

Parte che fuoriesce dal tubo = Lunghezza totale del filo / 2 meno Diametro del tubo /2 
filo uscente a : 36.8mm
filo entrante i : 34mm
a partire dalla superficie del tubo.
La lunghezza totale e la simmetria sono importanti, da controllare accuratamente. Verificare che i fili di entrata e di uscita dal tubo in PVC siano perfettamente perpendicolari a quest’ultimo.

Aggiustare la posizione dei fili orizzontali inferiori singolarmente facendoli scorrere nel tubo in modo da ottenere una buona simmetria, poi bloccarli sul tubo con una goccia di colla rapida da ciascun lato. Verificare che i fili superiori ed inferiori siano sullo stesso piano, altrimenti rettificare piegandoli leggermente.

foto 9		foto 10

Tappa seguente

Chiusura delle semi-bacchette (foto 7 e 11)

Infilare un piccolo tubo in ottone sui fili di uscita superiori e inferiori.
Presentare la semi-bacchetta preformata e aggiustarla controllando che la distanza tra il conduttore e il tubo in PVC sia la stessa dovunque. Verificare che le due semi-eliche si incrocino esattamente al centro del tubo (v. foto 11). E non cambiare altro!

Saldare, con un saldatore caldo, uno dei tubi in ottone su un filo orizzontale ed in seguito con la semi-bacchetta ad elica (come suggerito sulla foto 7), controllare che tutto sia corretto poi saldare l'altra estremità della semi-bacchetta sul filo superiore.
Procedere allo stesso modo con le altre tre semi-bacchette; controllare e correggere la geometria dell’insieme, se necessario.

foto 11 Auf mittige Kreuzung achten = verificate che l’incrocio sia ben centrato;

Triste fine

Preparare il cavo coassiale ed introdurlo nel foro previsto (v. foto 10).
Saldare la treccia del cavo su un semi-disco di circuito stampato e l'anima sull’altro.
Non scaldare troppo!

Realizzare tre spire di cavo ben serrate attorno al tubo di PVC e mantenerle ferme per mezzo di una cravatta in plastica. Sicuramente è un po’ sovradimensionato ma chi può il più può anche il meno (foto 12).

Rendere impermeabile il passaggio del cavo per mezzo di un mastice resistente ai raggi UV. Io ho utilizzato della banda Teroson per riparazioni di carrozzeria che resta elastica per molti decenni e se necessario può essere rimossa.

Proteggere il disco di circuito stampato con una vernice isolante e il rame resterà brillante per molti anni.

Se necessario, raccorciare con un coltello il tappo superiore in modo che non tocchi il cavo coassiale e prevedere un foro di ventilazione nel tappo inferiore. Questo foro non deve essere più grande di 1,5mm per evitare che degli insetti si introducano nel tubo. Nelle mie realizzazioni "de luxe" io pratico un foro da 6mm e incollo un filtro in tessuto di fibra di vetro all’interno del tappo (oppure, prevedere un piccolo passacavo in gomma, n.d.t.). Ingrassare leggermente i tappi prima di inserirli.

Resta da proteggere l'insieme con due strati di lacca poliuretanica resistente alle intemperie.

foto 12 3 WDG = 3 spire; Kappe oben = tappo in alto; Kappe unten = tappo in basso.

Postfazione

La realizzazione è più difficile a dirsi che a farsi; il tempo necessario a realizzare una tale antenna può non superare un’ora e mezza (ossia tre volte meno tempo che per tradurre l'articolo di Wolfgang (NdT...)

Risultato: alcune radiosonde che si trovano all’orizzonte radio (talvolta a più di 450km) vengono decodificate correttamente. Quanto alla ricezione di quelle che passano sulla verticale, ci sono più problemi (se non si usa un rotore, n.d.t.)... Provare con la disposizione verticale od orizzontale della culla.