Come Costruire delle Semplici Antenne per una Radio Amatoriale

Per diversi decenni la radio amatoriale è stato il mezzo di comunicazione più potente, con la sua capacità di inviare messaggi da un punto a un altro. Molte antenne sono state inventate per semplice necessità. All'epoca del disastro del Titanic, per esempio, venivano utilizzati trasmettitori a spinterometro. Già ai tempi quel sistema era definito wireless, e ancora oggi le antenne filari inviano segnali per via aerea. Dai trasmettitori a spinterometro di allora, la radio amatoriale ha fatto molta strada. Per la loro alimentazione venivano utilizzate delle bobine ad alto voltaggio che inviavano “punti” e “linee” del codice Morse, e i destinatari ne annotavano i simboli per decifrare il messaggio. Nonostante sia un mezzo di comunicazione ormai superato, mantiene comunque il proprio fascino.

Passaggi

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Enfasi sull'antenna! Il cuore della radio amatoriale sta nell'antenna. Molte persone poco informate affermano che sia la potenza il fattore decisivo in gioco. Non è così! Per ogni radio, sia essa amatoriale, commerciale, di business, a banda cittadina ecc., il cuore della trasmissione È l'antenna! Senza una buona ricezione, non riuscirai a captare molto. E ovviamente, senza delle buone antenne non potrai trasmettere un granché, nemmeno se utilizzi un amplificatore di radiofrequenza o un wattaggio elevato.
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Progettare la realizzazione di un'antenna richiede di pensare a molte cose, tieni dunque a mente ogni caratteristica. Altezza, lunghezza, linea di trasmissione, balun o simmetrizzatore d'antenna (di cui parleremo più tardi), isolanti, quali cavi e tipi di metallo da utilizzare, cosa vuoi fare con quest'antenna, quante bande vuoi che copra... Chiediti inoltre se sai usare i materiali giusti, se hai spazio per metterne una e – prima di tutto – se vivi un una zona sottoposta a piani regolatori, che richiedono un'autorizzazione prima di installare un'antenna sul proprio terreno.
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Usa materiali che si abbinino facilmente. Le antenne possono essere costituite di molti diversi materiali. Ricordati di utilizzare metalli di natura simile, poiché metalli diversi fra loro tendono a corrodersi, o a perdere le proprietà conduttive. Rame, alluminio, stagno e acciaio sono tutti dei buoni conduttori, ma quando parliamo di radiofrequenza (o segnali elettrici RF ad alta frequenza), parliamo di elettricità “effetto seta”. È sconsigliabile usare un cavo di alluminio per l'antenna, perché rischia di rompersi facilmente, si tira e si deforma, e non può essere saldato utilizzando una comune saldatrice. Il cavo d'alluminio non è costoso, ma in questo caso è il meno opportuno. Il prezzo dei cavi di rame è salito vertiginosamente negli ultimi anni; trovarne di vecchi rappresenta l'opzione migliore. Un cavo calibro 12 ha un diametro di circa 2 mm. Non è difficile da lavorare, ed è probabilmente il miglior metallo per l'antenna. Cavi di stagno, come quelli utilizzati per le recinzioni elettriche, sono perfetti da utilizzare, e non sono costosi. L'unico sconveniente è che in vendita ci sono rotoli da centinaia di metri. Se pensi di dover costruire diverse antenne, allora non dovrebbe essere un problema.
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Cosa funziona con quale corrente? Corrente diretta o alternata (DC e AC) e tensione corrono attraverso il centro del cavo, mentre i segnali elettrici RF si muovono lungo le parti esterne del filo. Immagina di avere un cavo con la punta recisa verso di te. Se potessimo vedere la corrente al suo interno, sarebbe semplice descriverla. Correnti AC e DC si muovono dal centro verso l'esterno. La RF, invece, lungo le porzioni esterne del cavo, come se ne fosse il rivestimento. Il tipo di metallo utilizzato avrà una certa scala di conducibilità. Certamente nessuno utilizzerebbe un metallo prezioso per realizzare un antenna, tuttavia metalli rari come oro, argento e platino sono i conduttori migliori; ma siccome costano molto, bisogna ripiegare sul rame, oppure sull'acciaio rivestito di ottone o rame, o sullo stagno con o senza copertura di rame, o infine su un cavo di alluminio (ma solo se non hai altro da usare). Ogni buon conduttore d'elettricità andrà bene per l'RF. Il meno consigliabile è il cavo meccanico, che ha un'alta resistenza e si corrode e arrugginisce in fretta, causando una resistenza indesiderata e un guasto all'antenna. Quando c'è brutto tempo, il cavo meccanico tende ad arrugginirsi molto facilmente, guastandosi in maniera irreversibile o avendo ancora più difficoltà a effettuare la conduzione. Già normalmente non diffonde bene l'energia RF, e non riceve le trasmissioni di altri utenti. Uno dei migliori, e probabilmente dei più economici, è il cavo usato per le recinzioni elettriche rivestito di ottone o rame. Poiché dobbiamo tenere in considerazione l'“effetto seta”, solo il rivestimento esterno condurrà la corrente RF. Anche il cavo d'acciaio sarebbe da evitare. Si arrugginisce in fretta, anche se ricoperto da ottone o rame. Il cavo di stagno utilizzato per le recinzioni può essere usato anche se non ha il rivestimento, ma assicurati di esaminare di tanto in tanto i collegamenti per aggiustare eventuali punti corrosi, e se necessario da risaldare. Cavi di rame isolati a uso casalingo costituiscono la scelta migliore per un'antenna. Almeno il 70% delle antenne di radio amatoriali sono fatte in questo modo. Sono quelle di cui parleremo in questo articolo.
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Inizia scegliendo lo spazio in cui andrai a erigere la tua antenna. Tieniti SEMPRE a distanza rispetto a una linea elettrica in cui passa della corrente. Molte persone si sono ferite in modo serio o sono addirittura rimaste folgorate a causa del contatto con linee elettriche altamente cariche. Basta solamente un piccolo contatto perché chi sta innalzando un'antenna rimanga ucciso. Verifica che non ci siano cavi elettrici a bassa quota. Più vicino sei rispetto alla stanza da dove trasmetterai, e meglio sarà. Antenne in cortile, proprio accanto alla stanza, rendono più semplice organizzare e gestire la trasmissione. Evita di mettere qualunque punto dell'antenna vicino a dove l'elettricità si collega alla casa. Usa un bel filo dritto, senza pieghe o curve particolari. Se stai usando un cavo di stagno con rivestimento in ottone o rame, attento a non far avvolgere il cavo su se stesso. È un problema che in realtà può riguardare diversi tipi di cavi, a prescindere dai materiali utilizzati. Alcuni cavi hanno anche la tendenza ad avere delle estremità affilate, quando vengono tagliati (l'acciaio in questo caso è il peggiore). Anche pinze affilate o tronchesine possono lasciare delle piccole sporgenze taglienti quando si tagliano determinati metalli. Più il cavo è sottile, più sarà difficile da usare. Usare cavi del diametro di circa 1 mm o meno può causare diversi problemi, in primo luogo di resistenza. Il vento potrebbe distruggere l'antenna in poco tempo, se viene utilizzato un calibro troppo piccolo. Mi raccomando, non stare sotto al millimetro per la maggior parte delle antenne. Ci sono luoghi, di cui si parlerà dopo, che non permettono la costruzione di antenne. Un'antenna a dipolo nella soffitta di casa è una buona idea, se hai abbastanza spazio per metterne una, e soprattutto se non hai un tetto di metallo.
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Seleziona il cavo che vuoi utilizzare. Assicurati che sia in grado di reggere il tempo, sia in estate che in inverno, e che si presti al lavoro che vuoi fare. In altre parole, non usare un cavo che ti crei problemi nel tempo. Ricordo sempre che i fili di rame isolati sono eccellenti. NON togliere l'isolamento! È un dato di fatto che la vita di un'antenna duri molto più a lungo se si lascia il rivestimento del cavo. Inoltre, evita che possa esserci un corto circuito a causa del contatto con alberi, foglie, persino erba. Se si tratta di un cavo scoperto, accertati che rimanga sollevato da terra (rivedremo dopo anche questo), così che nessuno possa venirne a contatto, nel caso in cui sia elettrificato da segnali RF. Bruciature da RF possono fare davvero male, e ustionare la pelle in profondità. È una sorta di energia invisibile.
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Molti attuali circuiti possono effettivamente ustionare diversi strati di pelle con un solo contatto. A volte, oltre a bruciare, friggono la pelle fino a farla diventare una sorta di polvere bianca. È ciò che si dice “morso della RF”, visto che sembra di essere stati morsi da un brutto insetto, o punti da un'ape... niente veleno ma parecchio dolore. L'amplificatore RF fa ancora più male, a causa dell'ulteriore potenza applicata all'antenna. Se usi un amplificatore a tubi, a seconda dei watt a cui è impostato, stai attento a non farti del male: il suo “morso” può essere pericoloso.
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Crea l'antenna seguendo metodi corretti e verificati. Le antenne a dipolo sono spesso le più semplici da costruire, e sono quelle a forma di V capovolta, ottenuta sollevando il centro delle antenne. L'antenna dev'essere alta quanto la metà della sua lunghezza d'onda (¼ è l'altezza minima da terra perché inizi a funzionare). Se vuoi usare la banda VHF, costruisci delle semplici antenne Zeppelin, a forma di J, che possono essere utilizzate anche in caso di emergenza. Queste invenzioni utilizzano la sempre popolare antenna con cavo da 300 ohm. Puoi utilizzarle a ogni frequenza, comprese le bande HF, ma avrai bisogno di un supporto molto alto, o di un albero, per farle svettare nel cielo. Siccome questo tipo di cavo è abbastanza raro, un rotolo da 300 o 450 ohm solo qualche tempo fa si aggirava attorno ai 50 euro, ora in certi casi è aumentato persino del doppio.
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Ecco altri cavi d'alimentazione che potresti utilizzare. Scegli quello che ti sembra più adatto alle tue esigenze. L'RG8 mini sopporta fino a 2 kilowatt. L'RG8U è più grande, presenta un isolante di gommapiuma o plastica, e può essere utilizzato fino a 3 kilowatt. Cavi resistenti come la serie 9913 sono i migliori per trasmissioni VHF o UHF. Cavi bifilari da 300 ohm vanno bene se l'antenna dista almeno circa 50 m. Linee aperte bifilari possono essere usate SE NON fanno da antenna. Evita di usare lunghe linee di trasmissione, per non creare interferenze ai tuoi vicini. Per esempio, gli allarmi per auto che non sono schermati spesso possono suonare se si utilizzano certe frequenze. Ma ricordati che, se stai utilizzando la radio in maniera amatoriale, e funziona in maniera corretta, NON è colpa tua se i vicini hanno dei problemi. È colpa di progettazioni e schermature precarie, e della sensibilità delle apparecchiature. A volte si riesce a sistemare il problema, altre volte non c'è altra soluzione se non far sì che i vicini installino un filtro o un soppressore su ciò che presenta il problema per evitare malfunzionamenti. La Federal Communications Commition (FCC) afferma che l'attrezzatura non deve causare interferenze indesiderate. Per difenderti, prendi nota della frequenza che stavi utilizzando nel momento in cui l'incidente è avvenuto, e se ancora non hai fatto analizzare il tuo materiale fallo controllare con un analizzatore di spettro o con un misuratore di armoniche per DIMOSTRARE che la tua attrezzatura NON sta causando interferenze indesiderate. Se hai tutto in ordine, allora sta agli altri agire per proteggere le proprie cose.
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Scherma le bande VHF e MHF. Alcuni bambini incolpano gli operatori radio, mentre sono loro stessi a sbagliare. Ci sono frequenze che, se usate, possono causare malfunzionamenti ai loro preziosissimi giochi quali macchine, aeroplani e robot radiocomandati. Problemi di questo tipo sono dovuti a difetti di progettazione, alla mancata schermatura o al fatto che i giochi si comportino da ricevitori, e a causa di ciò danno la colpa a te. C'è stato un caso di questo tipo non molto tempo fa, e fra poco ne parleremo, ma prima parliamo di come costruire l'antenna.
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Potenza massima di output! Che cos'è la potenza massima di output? Il termine Peak Envelope Power indica la potenza massima autorizzata dalla legge. A causa dei recenti cambiamenti di alcune leggi, sono i governi locali a regolare la potenza da usare. Legalmente, i radioamatori possono arrivare fino a 1500 watt! È una grossa quantità, ma considera che l'antenna dev'essere in grado di reggerne la potenza, altrimenti non servirà a nulla. Che tu viva in campagna o in città, l'antenna è fondamentale per una buona trasmissione e ricezione.
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Fai i tuoi calcoli, poi mettili a punto! Il modo per scoprire di che lunghezza dev'essere l'antenna a dipolo, che è quella più utilizzata, è dividere 468 per FMhz, dove 468 è un numero fisso, FMhz invece è la frequenza in MEGAHERTZ: otterrai così la lunghezza totale (in piedi) dell'antenna a dipolo. Dividi per due e metti, a metà fra le due parti dell'antenna, un isolante (che può essere un tubo di pvc, di ceramica o d'osso); avrai così la tua antenna a dipolo. Collegala con una linea d'alimentazione alla tua radio trasmittente o, se usi delle antenne risonanti, al riflettometro, e verifica il valore delle frequenze alte. Di solito, dal valore 1:5 ad 1 (o meno) è accettabile, ma 1:1 è la situazione migliore. Utilizzare antenne risonanti può essere un'esperienza piuttosto appagante, tuttavia spazio e materiali potrebbero comprometterne l'utilizzo.
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Alzare o abbassare l'antenna modifica il valore del riflettometro, tuttavia tieni sempre a mente che una buona idea è alzare l'antenna per almeno un quarto della lunghezza d'onda da terra. Le antenne a V rovesciata possono collegarsi il più in alto possibile, ma fissarle attorno a un metro è già sufficiente. Metti un segnale d'avviso sul punto di collegamento se l'antenna è in un punto a portata di mano, segnalando la presenza di alto voltaggio e l'avvertenza a non toccare mai i cavi.
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Allunga il più possibile le braccia dell'antenna e fai che si estendano il più possibile verso il cielo. Più sono in alto, migliore sarà la trasmissione. Metti al sicuro l'alimentazione con della solida corda di nylon o di rayon. In questo modo funzionerà meglio, ma dovrai comunque controllarla un paio di volte all'anno per verificare che non si sia consumata a causa del tempo. Sostituiscila, se necessario.
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Sviluppa un nuovo design! Per molti anni, progettare antenne è stata una passione per molti radioamatori. Il prossimo modello su cui potresti lavorare è l'antenna a gabbia. Per realizzarla avrai bisogno di un tubo da fognatura, o dell'acqua, spesso 10-15 cm, che dovrai tagliare formando dei piccoli “collari distanziatori” (da 1-1,5 cm). Usa una troncatrice per facilitarti il lavoro. Usa una sega da circa 30 cm per tagliare il tubo. FAI MOLTA ATTENZIONE, SICCOME L'ULTIMO PEZZO DEL TUBO POTREBBE SBATTERE CONTRO LA SEGA senza rompersi e rimbalzando su di te. Taglia solo dove NON è pericoloso, lasciando almeno 30-35 cm di tubo. Una volta effettuato il taglio, misura la circonferenza esterna del collare, dividi per 6 se utilizzi 6 cavi, o per 8 se pensi di usarne 8. Usa un trapano per creare dei fori sul distanziatore e tracciare il percorso dei cavi (la misura della punta del trapano varia a seconda del calibro dei cavi). Cerca di essere il più preciso possibile.
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NON USARE LA STESSA FORMULA DELL'ANTENNA A DIPOLO. La tua nuova antenna verrà più corta rispetto a un normale dipolo! Puoi usare la formula precedente solo come punto di partenza. A seconda della dimensione del collare devi ridurre la lunghezza del 4%, se non di più! Ricordati che userai 6 o 8 cavi. Quelli utilizzati per le recinzioni elettriche sono una delle opzioni migliori per questo tipo di antenna, in quanto relativamente economici a dispetto della grande quantità. Il rame resta comunque la scelta migliore, altrimenti puoi prendere in considerazione anche lo stagno.
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Misura accuratamente, anche se in questo passaggio non è fondamentale. Taglia i 6 o 8 cavi che userai. È sempre meglio stare larghi, piuttosto che risparmiare cavo. Fatti aiutare da un paio di amici. Una volta prese le misure, porta i cavi che hai tagliato verso un'unica direzione.
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Assembla la tua antenna. Ora arriva il bello. Fai scivolare i cavi nei buchi all'interno di 4 collari, lasciando un quinto collare a una delle estremità dei cavi. Poi, distanzia i collari a intervalli di 45-50 cm. Metti della colla a contatto all'interno dei fori così che i cavi rimangano ben saldi. Costruisci diversi di questi fasci, utilizzando 4 o 5 collari alla volta, e lasciandone sempre uno a un vertice. Quando raggiungi l'ultimo collare, unisci i cavi e convogliali verso il centro legandoli con un altro pezzo di filo. Disponi un braccio del dipolo da una parte e uno dall'altra.
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Cura i dettagli. Se usi spazi di 45 o 50 cm fra i collari, mantieni una certa coerenza! Se lasci uno spazio di 45 cm, rimani fedele a questa misura, e lo stesso vale se ne lasci 50. Cavi di calibro 14 o 12 aggiungono peso al fascio, ci vuole dunque molto tempo per far funzionare queste antenne. Non avere fretta! Prenditi il tempo che ti serve, lavora bene una volta e vedrai che potrai contare su una resa duratura. L'area di diffusione di un'antenna a gabbia composta da 6 cavi aumenta di 5 volte! Un'antenna da 8 arriva addirittura a 7. Nonostante sia difficile da costruire, questo tipo di struttura è la migliore per i radioamatori.
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Smanetta con le manopole, et voilà! Uno dei segreti più nascosti delle radio amatoriali è costituito dalle antenne delta-loop. Le antenne risonanti trovano la frequenza esatta, a metà della banda, e possono sintonizzarsi su diverse bande se si utilizzano gli strumenti adeguati. La formula da usare per calcolare l'altezza di un'antenna di questo tipo è 1005/FMhz. Il risultato stabilirà l'altezza dello strumento in base alla banda che si vuole utilizzare. Posizionare orizzontalmente l'antenna a mo' di triangolo formerà un delta. Se le dai una forma quadrata, ecco l'antenna “a scatola”. Questo tipo di antenna viene usato soprattutto in campagna, poiché richiede una vasta area di terra per funzionare. Quando innalzi questo piccolo mostro in aria, attento ai CAVI ELETTRICI! Potresti sfruttare l'altezza degli alberi per erigere l'antenna e utilizzarli come palo di supporto con l'aiuto di una canna da pesca e di un piombino da 100 g, tesi in maniera opportuna su uno dei rami più alti. Una volta sistemati questi attrezzi, collega il cavo che userai come antenna all'alimentazione, e arrotolalo delicatamente lungo il ramo. Non dimenticare di usare sempre corde dalla lunghezza adeguata. Come isolante in questo caso potresti usare un tubo in pvc. Da un tubo spesso circa 4 cm, taglia tre o quattro pezzi lunghi 15-18 cm. Crea dei fori del diametro di 1 cm usando una buona punta, tenendoti leggermente distante dalle estremità del tubo (almeno 5 cm). Per il punto di alimentazione, usa un altro pezzo di tubo in pvc, facendo un buco nel mezzo che funga da serracavo. Concentrati sul tubo, non sull'antenna o sulla linea d'alimentazione. Innalza l'antenna fra gli alberi molto cautamente, assicurandoti che il risultato s'avvicini al progetto che avevi in mente.

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Consigli

Usa cavi di natura simile. Evita di usare materiali che possono corrodersi facilmente, rompersi o perdere conduttività.
Metti l'antenna il più possibile vicino al luogo di trasmissione per prevenire dispersioni di energia RF.
Divertiti a costruire il tuo impianto. Le antenne sono il cuore di ogni sistema radiofonico.
Utilizzare degli strumenti inappropriati per tagliare i cavi potrebbe lasciare delle estremità affilate capaci di penetrare facilmente nella pelle. Controlla prima di metterti al lavoro, così da evitare di farti del male.
Usa tubi in pvc per ottenere distanziatori e isolanti economici.
Tieniti alla larga dai cavi dell'elettricità.
Fatti aiutare nella realizzazione del progetto. Gli amici potrebbero trovarla un'esperienza affascinante.
Misura due volte, taglia una. Sebbene non sia fondamentale nel caso di un'antenna a gabbia, è importante conoscere l'esatta lunghezza dell'antenna in rapporto alla banda che vuoi utilizzare.

Cose che ti Serviranno

Cavo per antenna, da scegliere fra le opzioni elencate. Prendine sempre in quantità
Buone saldatrici
Coltello, pinze, tronchesine, trapano e punte della giusta dimensione
Tubo in pvc di qualunque diametro tu scelga di usare per le tue antenne, e per i tuoi isolanti
SPAZIO, fondamentale per erigere l'antenna. Tieniti alla larga dalle linee elettriche