PER  SAPERNE  DI  PIU’:

    1)     ORIGINI E PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO

Alla soluzione del problema di una sola antenna direttiva per più frequenze già si pensò decine di anni fa.     Il sistema Yagi è tuttora il miglior compromesso tra guadagno, dimensioni, peso, resistenza al vento, facilità di realizzazione ed altro.  Purtroppo, non è facile ottenere il funzionamento su più frequenze con semplici soluzioni elettriche e meccaniche senza sacrificarne le prestazioni.

Negli anni cinquanta si risolse il problema installando antenne direttive monobanda, sovrapposte sullo stesso mast e con discese separate o commutabili.   Tale configurazione, chiamata ad albero di Natale, è tuttora usata e, seppur risolve il problema della multifrequenza, per contro comporta difficoltà per chi non ha spazi e strutture adeguate.   Anche l’aspetto estetico per tale soluzione assume importanza, conseguentemente se per il radioamatore è gratificante ed oggetto di sovente contemplazione da rasentare l’estasi, per i vicini o condomini invece non sempre produce lo stesso effetto; anzi è quasi sempre l’esatto contrario.    Inoltre, fattore da non trascurare, è la spaziatura delle antenne che dovrà rispettare condizioni tali da non alterare il lobo d’irradiazione sui piani orizzontali e verticali.

Altra soluzione adottata fu la versione cosiddetta “trappolata” W3DZZ (fig. 1) con le sue varianti, ancora oggi la più usata.   Il principio di funzionamento di questo tipo è il seguente: per avere più frequenze, ad es. 14-21-28 MHz, nell’elemento viene fatto funzionare a mezz’onda la sola parte centrale per i 28 MHz.  Un circuito risonante L/C parallelo a questa frequenza, comunemente chiamata trappola (una per ogni ramo dell’elemento), crea un blocco per i 28 MHz ma nel contempo lascia passare i restanti 21 e 14 MHz.   Un altro circuito risonante realizzato all’incirca come il primo, ma risuonante questa volta a 21 MHz, consente, insieme al tratto centrale già funzionante per i 28 MHz ed al primo circuito risonante adottato, nonché l’aggiunta di un altro segmento dell’elemento, a risuonare sui 21 MHz.   Per i 14 MHz invece, il funzionamento è dovuto a tutto l’elemento compresi i tratti intermedi, i circuiti risonanti e l’aggiunta delle estremità.

Questo in sintesi è il principio del funzionamento W3DZZ e viene normalmente usato sia per il dipolo che per gli altri elementi.
 

Se il sistema è idoneo a risolvere il problema del funzionamento multibanda, per contro si ha una riduzione del rendimento rispetto alle monobanda correttamente installate.  Infatti, i vari circuiti risonanti introducono inevitabilmente delle perdite dovute alla dissipazione di potenza.   In più, le trappole comportano un automatico accorciamento degli elementi rispetto a quelli monobanda privi di queste, con conseguente ulteriore perdita.

A tal proposito, W6SAI in “Bam Ant. Handbook” afferma che negli elementi trappolati la lunghezza risulta inferiore di circa un 20% rispetto all’elemento a tutta lunghezza (8 ÷ 8,5 m contro i 10,5 m sui 14  MHz), il che  comporta  un  calo  di  circa  il 36% del rendimento.

Considerando poi come in una classica tre elementi trappolata esistono complessivamente ben dodici trappole (due per ogni mezzo elemento), si dovrà aggiungere un’altra perdita del 20% come minimo e fintanto che le trappole sono ancora nuove o realizzate con ottimi materiali isolanti.   Il tutto assomma ad un 56% in meno, pari a 3,6 dB.    Quindi, in pratica dei classici 100W ne vengono irradiati soltanto 44W.

Anche la larghezza di banda risulta notevolmente ridotta, essendo inversamente proporzionale al fattore di merito Q ed al numero delle trappole.   Si aggiungano infine i problemi meccanici e la tenuta stagna alle intemperie, nonché una maggiore limitazione della potenza, si vedrà allora come il tutto non sia certamente un problema da trascurare.

Furono in passato tentate altre soluzioni per ottenere il funzionamento di direttive Yagi su più frequenze e con una sola linea di alimentazione.    Una di queste è la tribanda di G4ZU, ove un elemento a mezz’onda per i 21 MHz era stato fatto funzionare attorno ai 14 MHz con  l’aggiunta di una induttanza al centro dell’elemento, sotto forma di bobina o loop di tipo hairpin.   La bobina aveva solo la metà dell’induttanza invece richiesta.

Uno stub con funzione di “commutatore automatico” era stato realizzato con una linea aperta e consistente in uno spezzone di cavo coassiale lungo un quarto d’onda, collegato in parallelo alla induttanza.   Lo stub, quindi aveva la funzione di un corto circuito elettrico quando l’antenna era usata sui 21 MHz.  In effetti, uno stub in quarto d’onda si comporta alla risonanza come un cortocircuito (fig. 2).

Il funzionamento sui 28 MHz di questo sistema sembra non sia mai stato spiegato con chiarezza da G4ZU e l’effetto della capacità del cavo coassiale utilizzato per lo stub, anziché la funzione di cortocircuito era stata molto probabilmente la causa del funzionamento su più frequenze.   La sistemazione dello stub in cavo coassiale era stata fatta sull’elemento o all’interno dei tubi utilizzati per il boom.

L’accoppiamento risultante dalle L e C distribuite, insieme ad altri fattori, causò  evidentemente la necessaria risonanza in 28 MHz.    In tal senso, alcune prove possono essere facilmente ripetute nel seguente modo: partendo da un elemento lungo λ/2, questo può essere accordato su una frequenza più bassa, aggiungendo una induttanza al centro nel modo A o B, oppure su una frequenza più alta con l’inserzione di una capacità nel modo C (fig. 3).