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Antenne Filari

ANTENNA FILARE HF “WINDOM”

 80 – 10m

 CENNI STORICI:

Questa antenna fu presentata dal radioamatore statunitense Loren G. Windom – W8GZ nel numero di Settembre 1929 di QST, non è quindi una novità.
Cercando il modo di creare un’antenna unica per tutte le gamme, Windom fece alcuni esperimenti e scoprì che se l’alimentazione del dipolo veniva spostata in un certo punto, l’ampiezza delle correnti per le diverse bande

era tale da avere possibilità di risonanza sulle armoniche pari. Esiste infatti un punto del conduttore a mezz’onda nel quale le correnti, in corrispondenza delle frequenze armoniche pari, hanno valori simili. Nella versione origin

ale la discesa era monofilare e parte irradiante dell’antenna. Bisognava avere un’ottima presa di terra. Windom fissò il punto di alimentazione al 36% della lunghezza per trovare l’impedenza necessaria per i trasmettitori dell’epoca. Dai “radianti”, i radioamatori di allora, fu chiamata “presa calcolata”.

TEORIA DI FUNZIONAMENTO:

Facendo un breve accenno alla teoria dei conduttori con dimensioni fisiche paragonabili alla lunghezza d’onda, è noto che in prossimità di un ventre di corrente (cioè un massimo della corrente in valore assoluto), l’impedenza raggiunge il suo valore minimo; questo ventre di corrente si trova al centro di tutti i dipoli. In quello per gli 80 metri, se il punto di alimentazione si trova alla metà della lunghezza totale (ovvero il classico dipolo a mezz’onda), l’antenna risulterà accordata a 3600, 10800, 18000, 25200 kHz (armoniche dispari) . Questo succede nel dipolo classico, che tutti abbiamo fatto almeno una volta nella nostra vita.

Ora attenzione : se ci spostiamo dal centro del dipolo e ci mettiamo a circa un terzo della sua lunghezza totale ( 36% ) le cose cambiano e di molto. In questo punto, a 3600 kHz la corrente non è massima ma comunque elevata, quindi l’ impedenza sarà relativamente bassa. Le altre frequenze armoniche con il medesimo livello di corrente sono ora quelle pari (7200, 14400, 18000, 25200, 28800), tutte gamme radioamatoriali. L’ impedenza su queste sei bande (solo in questo punto) sarà quindi la stessa e relativamente bassa (circa 300 ohm teorici), a differenza del centro del dipolo dove avevamo circa 50 Ohm solo in 80m e su gamme non amatoriali.

Abbiamo trasformato il nostro dipolo in una antenna multibanda per radioamatori!

Ma in quel punto abbiamo circa 300 ohm.

<< Come facciamo a collegarci in quel punto con il nostro trasmettitore che vuole “vedere” 50 ohm ?>>UNUN

Collocando un balun con rapporto di trasformazione 6:1 che divida per 6 i 300 Ohm, come sperimentòW3DZZ, possiamo ridurre l’impedenza al livello accettato dai moderni trasmettitori ( infatti 300/6=50 Ohm ). L’ antenna, quindi, consiste in una filare multibanda lunga mezza lunghezza d’onda della frequenza più bassa, come un normale dipolo; l’unica differenza sta nel fatto che mentre il dipolo è alimentato al centro senza niente di interposto, o al massimo con un balun 1:1, e funziona solo sulla fondamentale e sulle armoniche dispari {che poco ci servono), nella Windom il cavo di discesa è collegato a circa un terzo (33 %) della sua lunghezza mediante un balun 6:1, che si può facilmente costruire oppure acquistare a prezzo modico, e funziona sia sulla fondamentale che sulle armoniche pari (che corrispondono alle gamme radioamatori! ). Il balun 6:1, derivato da quello 4:1, è costituito da 10 spire bifilari su toroide Amidon T-200-2 (rosso). Il condUttore centrale del cavo coassiale a 50 Ohm deve essere collegato all’ottava spira.

Pur conservando il nome di Loren G. Windom, questa antenna è in realtà un “Dipolo alimentato fuori-centro” (Off-Center-Fed Dipole) e non ha ritorno di terra come la versione originale del 1929.

TARATURA:

Per effettuare la taratura dell’antenna, si procederà trovando il minimo R.O.S. sulla gamma più bassa (80m) allungando e accorciando entrambe le estremità. La misura si dovrebbe fare direttamente sul terrazzo mediante un ROSmetro ( o Ponte di impedenza ) collegato tramite uno spezzone di cavo RG-58 il più breve possibile. In questo modo si avrà una lettura più affidabile. Se si dovrà accorciare il conduttore d’antenna NON TAGLIATELO, basterà ripiegarlo su se stesso e fissarlo con de l nastro adesivo. Equivale al taglio ma permette un bel risparmio nel caso si debba riallungarlo per trovare il punto giusto. Trovato il minimo R.O.S. in 80 metri (2:1 va già bene), verificarlo sulle altre bande. Di più non si può fare. Aiutandoci con un accordatore, che molti apparati oggi hanno incorporato, possiamo operare su tutte le gamme, 21 MHz inclusi, con buoni rendimenti. Da non sottovalutare il fatto che sulle gamme più alte questa antenna risulta essere fisicamente alcune lunghezze d’onda e quindi presenta un certo guadagno rispetto al dipolo semplice.

 

AVVERTENZE:

Data la presenza di onde stazionarie, il valore del R.O.S. sulle varie gamme dipenderà anche dalla lunghezza del cavo di discesa: come è noto, se l’impedenza di una antenna non è precisamente quella del cavo che la alimenta, quest’ultimo vi opera complesse trasformazioni del valore in funzione della propria lunghezza fisica e della frequenza di trasmissione, per cui si ha ROS diverso per lunghezze di cavo diverso sulle diverse gamme. Non conoscendo questo semplice effetto, forse perchè si parla troppo ma in compenso non si legge mai, alcuni radioamatori hanno sacrificato matasse intere di cavo alla ricerca dell’adattamento migliore e ancora non sono convinti …….evitate questo scempio!

L’alimentazione sbilanciata di un dipolo può causare fastidiosi rientri di RF causati dalla corrente che scorre sulla calza del cavo coassiale di discesa (la I3 nella figura). 

Per evitare questo inconveniente inserite un RF-Choke e tra cavo di discesa e balun; lo si può fare avvolgendo lo stesso cavo di discesa in diverse spire. Per 3 – 30 MHz di banda almeno 10 metri di RG-58 in 6-8 spire affiancate e serrate con nastro adesivo.

Lo si può fare anche inserendo 50 ferriti toroidali di tipo FB73-2401 su uno spezzone di RG-58 inserito prima del balun. 

 

 

 

 

 

Una soluzione drastica a questo problema, almeno nel mio caso, l’ho ottenuta con il balun realizzato con un toroide FT-240-31 sul quale ho avvolto 8 + 8 spire di RG-58 in controfase.

 

CONCLUSIONI:

Le industrie l’hanno realizzata in varie forme tra le quali quella con alimentazione in cavo coassiale che la Fritzel tedesca mise in commercio negli anni ’70 con la sigla FD-4. E’ stata utilizzata anche nel ramo militare per la sua semplicità e rapidità d’installazione. Nella pratica tale antenna risulta un ottimo compromesso prezzo-prestazioni e un’ottima alternativa al classico dipolo in quanto, a parità di ingombro, risulta essere multibanda. La si può ritenere senza ombra di dubbio una delle migliori antenne per comunicazioni NVIS (Near Vertical Incidence Skywave), quindi molto adatta in caso di emergenza. Nonostante i diagrammi verticali sembrano indicare la Windom non adatta per il DX sulle gamme 80 e 40 , ho effettuato diversi DX in CW ed SSB, utilizzando un apparato con i classici 100 W. Operando su tutte le gamme ho lavorato 45 stati USA su 48 durante il Contest ARRL CW 1999 e 40 su 48 in quello SSB. Usando un tuner MFJ-993B opero anche sulle WARC-bands.

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