MeshCore ITA · Antenne
Una J-pole montabile su palo di qualsiasi lunghezza
Nuovo alle antenne? Leggi la guida per capire guadagno, ROS, impedenza e polarizzazione.
3.3 dBi = 1.1 dBd: nella direzione migliore questa antenna concentra circa 1.3 volte la potenza di un dipolo a mezz'onda alimentato allo stesso modo.
2.9 dB: differenza minima. Su questo asse l'antenna irradia quasi allo stesso modo avanti e indietro — di fatto omnidirezionale. Il rapporto avanti/dietro ha senso solo per antenne direttive.
ROS 1.04: circa 0.0% della potenza torna indietro verso il trasmettitore invece di irradiare (perdita per disadattamento 0.00 dB). Verdetto: ottimo.
Z = 51.6 − j1.3 Ω a 869,618 MHz: la reattanza è negativa (capacitiva): l'antenna è elettricamente più corta della risonanza. Per avvicinare la risonanza a 869,618 MHz prova ad allungare leggermente i conduttori. La frequenza di minimo ROS di questo modello è a 870 MHz.
Orizzontale: nel file il filo alimentato è orizzontale, ma l'antenna reale è montata ruotata di 90°: polarizzazione verticale. Guadagno, ROS e forma del diagramma non cambiano: il diagramma 3D qui sopra va solo immaginato ruotato.
In Italia il preset MeshCore limita l'ERP a 27 dBm (500 mW). Con 1.1 dBd di guadagno, questa è la potenza massima da impostare sul trasmettitore (prima del cavo) per restare nel limite:
| Perdita cavo | TX max | TX max |
|---|---|---|
| dB | dBm | mW |
| 0 | 25.9 | 388 |
| 1 | 26.9 | 488 |
| 2 | 27.9 | 615 |
* supererebbe 30 dBm: i moduli LoRa non arrivano così in alto (un SX1262, il più diffuso, si ferma a 22 dBm). Restare entro l'ERP consentito è comunque responsabilità di chi gestisce il nodo — vedi la normativa.
Trascina per ruotare, rotella o pizzico per lo zoom. Il punto verde è l'alimentazione; la geometria è ingrandita per stare dentro il diagramma.
Il raggio della superficie colorata, in ogni direzione, è proporzionale al guadagno: più il diagramma si allontana dal centro in una direzione, più energia irradia l'antenna verso quel punto.
I colori seguono la legenda in basso a destra: dal blu (−30 dB sotto il massimo) al verde, al giallo, fino al rosso (3.3 dBi, il massimo di questo modello).
I lobi sono le "bolle" del diagramma. Il lobo principale è la direzione in cui punta l'antenna; i lobi laterali e posteriori, più piccoli, sono energia irradiata altrove — vedi il diagramma di irradiazione.
Il punto verde sui fili è il punto di alimentazione, dove si collega il cavo.
La griglia orizzontale rappresenta il piano dell'orizzonte, con cerchi ogni 10 dB e raggi ogni 30°: aiuta a capire quanto il lobo principale è inclinato verso il suolo o verso il cielo.
Simulazione NEC-2 (PyNEC) a 869,618 MHz, spazio libero. I valori reali cambiano con supporto, cavo e ostacoli.
La Cactus J-Pole è una variante della J-pole progettata per essere montata direttamente su un palo conduttivo. Alla struttura tradizionale aggiunge uno stub di disaccoppiamento del palo (mast decoupling stub), che limita le correnti RF dirette verso il supporto.
In una J-pole classica il palo metallico e la parte esterna del cavo coassiale possono partecipare alla radiazione. Il risultato può dipendere dalla lunghezza del palo, dalla posizione di montaggio e dal percorso del cavo. Per questo spesso si installa la J-pole su un supporto isolante e si presta attenzione alle correnti di modo comune.
La parte superiore mantiene il principio della J-pole: un radiatore verticale di circa mezza lunghezza d'onda, alimentato attraverso una sezione di adattamento di circa un quarto d'onda. Sotto questa sezione si aggiunge un secondo stub conduttivo, ripiegato verso l'alto e disposto vicino al palo.
Alla frequenza di progetto, lo stub produce un punto ad alta impedenza RF fra l'antenna e il palo. Riducendo la corrente che prosegue nel supporto, permette di usare un palo metallico anche lungo senza che la sua lunghezza diventi un elemento determinante per il funzionamento dell'antenna. Il disaccoppiamento non è idealmente infinito nella realizzazione pratica: dimensioni, giunzioni e installazione vanno comunque verificate.
Lo stub è lungo approssimativamente un quarto d'onda. Il progetto originale indica come riferimento la lunghezza elettrica complessiva fra l'estremità dello stub e il punto immediatamente sotto la J-pole tradizionale, pari a circa mezza lunghezza d'onda. Queste proporzioni sono un punto di partenza per la simulazione e la taratura, non quote di taglio universali.
Nel modello NEC2 fornito, la variabile pole rappresenta la lunghezza del palo metallico sotto lo stub di disaccoppiamento, espressa in metri. Il valore iniziale è 0.1, cioè 10 cm. È usata per determinare l'estremità inferiore dell'elemento GW 10:
nec
SY pole=0.1
GW 10 5 0 0 height-_lambda/4 0 0 height-_lambda/4-pole wire
Variando pole e ripetendo la simulazione, l'antenna si comporta sostanzialmente allo stesso modo nel modello: la lunghezza del palo non determina più la risposta della parte radiante come può accadere con una J-pole classica montata direttamente su un supporto conduttivo. È questo l'effetto che si vuole ottenere con il mast decoupling stub.
Il file usa GN -1, quindi simula la struttura in spazio libero. Il risultato riguarda quella geometria, quella frequenza e il punto di alimentazione rappresentati nel modello; per verificare una costruzione reale occorre misurare anche l'effetto del cavo e del montaggio.
Il progetto descritto da John S. Huggins propone anche due accorgimenti distinti dallo stub:
L'alimentazione interna richiede particolare cura nel collegamento continuo della schermatura al tubo. La possibilità di fare a meno di un choke esterno è presentata nell'articolo come risultato delle simulazioni e come obiettivo costruttivo: va verificata sul prototipo, misurando anche le correnti di modo comune. Lo stub di disaccoppiamento del palo resta utile anche scegliendo un'alimentazione esterna.
Prima dell'installazione definitiva conviene misurare l'impedenza o il ROS alla frequenza di utilizzo, controllare la risposta con il palo e il cavo nella configurazione reale e confrontare, se possibile, la corrente RF sul palo con e senza stub. Le dimensioni fisiche dipendono dalla frequenza, dal diametro dei conduttori, dalle spaziature e dai dettagli dei collegamenti.
La configurazione mast mountable antenna descritta da John S. Huggins è oggetto del brevetto statunitense US10468743B2, concesso nel 2019. Questo repository documenta un prototipo sperimentale e il relativo modello NEC2: la pubblicazione di descrizioni, fotografie proprie, misure e simulazioni non conferisce una licenza per lo sfruttamento dell'invenzione brevettata.
I brevetti hanno efficacia territoriale. La scheda del brevetto consultata riporta gli Stati Uniti nella sezione «Country Status»; prima di produrre, distribuire o vendere antenne basate sul progetto occorre verificare i diritti effettivamente in vigore nei paesi interessati e le specifiche rivendicazioni. Per gli atti privati non commerciali e gli esperimenti relativi all'invenzione possono applicarsi eccezioni previste dalla normativa pertinente.
Fotografie, disegni e testi dell'articolo originale possono avere una tutela distinta dal brevetto: per documentare il prototipo si usano contenuti propri e si cita la fonte. Un'eventuale licenza del file NEC2 riguarda quel file e non costituisce una licenza sul brevetto.
Il modello NEC-2 di questa antenna, riga per riga. Per il significato generale delle schede (variabili SY, fili GW, alimentazione EX...) vedi la guida alle schede NEC.
| Riga | Cosa fa |
|---|---|
CM | Commento descrittivo del modello (ignorato dal simulatore). |
CE | Fine dei commenti: da qui iniziano le schede di geometria. |
SY height=0 | Variabile height = 0. |
SY pole=0.1 | Variabile pole = 0.1. |
SY _lambda=0.328 | Variabile _lambda = 0.328. |
SY spacing=0.008 | Variabile spacing = 0.008. |
SY feedpoint=0.008 | Variabile feedpoint = 0.008. |
SY wire=0.002 | Variabile wire = 0.002. |
| |
GW 1 10 spacing 0 height+_lambda/4 spacing 0 height+feedpoint wire | Filo 1: 10 segmenti, da (8, 0, 82) mm a (8, 0, 8) mm — diametro 4.0 mm, lunghezza 74 mm. |
GW 2 5 spacing 0 height+feedpoint spacing 0 height wire | Filo 2: 5 segmenti, da (8, 0, 8) mm a (8, 0, 0) mm — diametro 4.0 mm, lunghezza 8 mm. |
GW 3 5 spacing 0 height 0 0 height wire | Filo 3: 5 segmenti, da (8, 0, 0) mm a (0, 0, 0) mm — diametro 4.0 mm, lunghezza 8 mm. |
GW 4 5 0 0 height 0 0 height+feedpoint wire | Filo 4: 5 segmenti, da (0, 0, 0) mm a (0, 0, 8) mm — diametro 4.0 mm, lunghezza 8 mm. |
GW 5 25 0 0 height+feedpoint 0 0 height+3/4*_lambda-feedpoint wire | Filo 5: 25 segmenti, da (0, 0, 8) mm a (0, 0, 238) mm — diametro 4.0 mm, lunghezza 230 mm. |
GW 6 5 0 0 height+feedpoint spacing 0 height+feedpoint wire 'Feedpoint | Filo 6: 5 segmenti, da (0, 0, 8) mm a (8, 0, 8) mm — diametro 4.0 mm, lunghezza 8 mm. |
GW 7 5 0 0 height 0 0 height-_lambda/4 wire | Filo 7: 5 segmenti, da (0, 0, 0) mm a (0, 0, -82) mm — diametro 4.0 mm, lunghezza 82 mm. |
GW 8 5 0 0 height-_lambda/4 -spacing 0 height-_lambda/4 wire | Filo 8: 5 segmenti, da (0, 0, -82) mm a (-8, 0, -82) mm — diametro 4.0 mm, lunghezza 8 mm. |
GW 9 5 -spacing 0 height-_lambda/4 -spacing 0 height wire | Filo 9: 5 segmenti, da (-8, 0, -82) mm a (-8, 0, 0) mm — diametro 4.0 mm, lunghezza 82 mm. |
GW 10 5 0 0 height-_lambda/4 0 0 height-_lambda/4-pole wire | Filo 10: 5 segmenti, da (0, 0, -82) mm a (0, 0, -182) mm — diametro 4.0 mm, lunghezza 100 mm. |
GE 0 | Fine della geometria. |
GN -1 | Nessun terreno: simulazione in spazio libero. |
EK | Kernel per fili spessi (extended thin-wire kernel): più preciso quando il diametro non è trascurabile. |
EX 0 6 3 0 1 0 0 | Alimentazione: sul filo 6, segmento 3. |
FR 0 10 0 0 868 0.1 | Frequenza nel file originale: 868 MHz — la galleria la ignora e simula sempre a 869,618 MHz (preset italiano), con una scansione 855–885 MHz. |
RP 0 91 120 1001 0.000 0.000 2.000 3.000 5.000E+03 | Ignorata dalla galleria: il diagramma di irradiazione lo calcola il generatore del sito. |
EN | Fine del file. |
Si apre con xnec2c, 4nec2 o EZNEC.