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MeshCore ITA · Antenne

Yagi 2 elementi con riflettore (pybot)

Alimentato 146 mm e riflettore 162 mm in tubo di rame da 6 mm, a 75 mm di distanza, su boom in plastica. Polarizzazione verticale.

Nuovo alle antenne? Leggi la guida per capire guadagno, ROS, impedenza e polarizzazione.

Yagi 2 elementi, alimentato + riflettoreIn uso sul nodo pybotdi Fabriziospazio liberoVerticale
6.4guadagno dBi
8.5avanti/dietro dB
1.09ROS a 869,618
54.4 + j1.7impedenza Ω
864ROS minimo MHz

Cosa dicono questi numeri

Guadagno

6.4 dBi = 4.2 dBd: nella direzione migliore questa antenna concentra circa 2.6 volte la potenza di un dipolo a mezz'onda alimentato allo stesso modo.

Avanti/dietro

8.5 dB, cioè circa 7.0 volte più potenza avanti che indietro. Vale solo per antenne direttive: orienta il lato "avanti" verso il nodo che vuoi raggiungere.

ROS

ROS 1.09: circa 0.2% della potenza torna indietro verso il trasmettitore invece di irradiare (perdita per disadattamento 0.01 dB). Verdetto: ottimo.

Impedenza

Z = 54.4 + j1.7 Ω a 869,618 MHz: la reattanza è positiva (induttiva): l'antenna è elettricamente più lunga della risonanza. Per avvicinare la risonanza a 869,618 MHz prova ad accorciare leggermente i conduttori. La frequenza di minimo ROS di questo modello è a 864 MHz.

Polarizzazione

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.

ERP e potenza TX

In Italia il preset MeshCore limita l'ERP a 27 dBm (500 mW). Con 4.2 dBd di guadagno, questa è la potenza massima da impostare sul trasmettitore (prima del cavo) per restare nel limite:

Perdita cavoTX maxTX max
dBdBmmW
022.8190
123.8239
224.8301

* 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.

Corrente0max
Guadagno−30 dB6.4 dBi

Trascina per ruotare, rotella o pizzico per lo zoom. Il punto verde è l'alimentazione; la geometria è ingrandita per stare dentro il diagramma.

Come leggere la vista 3D

Diagramma. Il raggio della superficie colorata, in ogni direzione, è proporzionale al guadagno: più si allontana dal centro, 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 rosso (6.4 dBi, il massimo di questo modello). I lobi sono le "bolle": il lobo principale è dove punta l'antenna (la freccia bianca, con il guadagno), gli altri sono energia irradiata altrove — vedi il diagramma di irradiazione. Passa il mouse (o tocca) sulla superficie per leggere θ, φ, guadagno e dB sotto il massimo.

Scala. dB comprime la dinamica e mostra anche i lobi deboli; Lineare usa la potenza: i lobi secondari quasi spariscono e resta il fascio principale. La griglia sul piano dell'orizzonte ha raggi ogni 30° e cerchi con i livelli indicati.

Correnti. Ogni segmento dei fili è colorato in base all'intensità della corrente: grigio-blu quasi zero, arancio e giallo massima. Fase anima la corrente nel tempo: i tratti sfasati pulsano in momenti diversi. Il punto verde è l'alimentazione, dove si collega il cavo; le linee tratteggiate, se presenti, sono linee di trasmissione.

Tagli 2D. I due anelli sulla superficie sono i tagli dei grafici qui sotto: il taglio conico (azimut, a θ fisso) e quello verticale (elevazione, nel piano del lobo principale).

Antenna e file NEC. Passa sopra un filo per vedere numero di filo, riga e corrente; un clic ti porta alla sua riga nel file NEC spiegato più in basso, e viceversa passando o cliccando sulle righe GW o EX il filo si illumina nel 3D. La geometria è ingrandita per stare dentro il diagramma.

Comandi. Trascina per ruotare, rotella o pizzico per lo zoom, tasto destro per spostare. I pulsanti cambiano punto di vista (di fronte e di lato sono rispetto al lobo principale), fermano la rotazione, azzerano la vista o aprono lo schermo intero.

Adattamento e diagrammi

12345855865875885
ROS su 50 Ω, 855–885 MHz. In verde la sub-banda 869,4–869,65 — la curva deve toccare il minimo dentro la fascia verde.
-1010305070855865875885
Impedenza: R e X in Ω — nella fascia verde R deve avvicinarsi a 50 Ω e X a 0.
0-10-20
Taglio conico a θ = 90°, dB rispetto al massimo — quanto è largo il lobo principale girando intorno all'antenna (diagramma).
0-10-20
Taglio verticale a φ = 180° (θ = 0 in alto) — quanto il lobo principale punta verso l'orizzonte o verso il cielo.

Simulazione NEC-2 (PyNEC) a 869,618 MHz, spazio libero. I valori reali cambiano con supporto, cavo e ostacoli.

Foto

L'antenna montata sul tetto con il nodo solare
L'antenna montata sul tetto con il nodo solare
L'antenna sul banco, con il file .nec sullo schermo
L'antenna sul banco, con il file .nec sullo schermo

Come funziona

È una Yagi a 2 elementi: un dipolo alimentato (il tubo da 146 mm) e, dietro, un secondo tubo non alimentato e un po' più lungo (162 mm) chiamato riflettore. Il riflettore non è collegato a nulla: la corrente ci scorre solo per accoppiamento con l'elemento alimentato, con una fase tale da rispedire in avanti l'energia che altrimenti andrebbe irradiata all'indietro. Il risultato è più guadagno nella direzione opposta al riflettore e un rapporto avanti/dietro misurabile, invece del diagramma quasi uniforme di un dipolo da solo.

Una conseguenza meno intuitiva: l'elemento alimentato (146 mm) è più corto del dipolo a mezz'onda isolato risonante in un tubo da 6 mm (che si aggirerebbe sui 160 mm, vedi Lunghezza d'onda). Non è un errore di taglio: l'accoppiamento con il riflettore introduce una reattanza induttiva sull'alimentato, e accorciarlo la compensa (più dettagli in Impedenza). Per questo l'elemento "corto" è quello alimentato, non il contrario.

Misure

Elemento Lunghezza Materiale Note
Alimentato (driven) 146 mm Tubo di rame, 6 mm diametro Corto apposta per compensare l'accoppiamento col riflettore
Riflettore 162 mm Tubo di rame, 6 mm diametro Non alimentato, parassita
Distanza alimentato–riflettore 75 mm (≈ 0,22 λ) — —

Simulazione NEC-2 a 869,618 MHz, spazio libero, polarizzazione verticale:

Grandezza Valore
Impedenza 54,4 + j1,7 Ω
ROS su 50 Ω 1,09
Guadagno 6,4 dBi (4,2 dBd, vedi dBi/dBd)
Avanti/dietro 8,5 dB (~7× in lineare)
ROS minimo a 864 MHz

Il ROS di 1,09 è già ottimo così com'è: non serve nessun adattamento aggiuntivo (vedi la tabella soglie in ROS).

Materiali

Costruzione passo per passo

Non essendo documentati i passaggi esatti seguiti da Fabrizio, ecco una sequenza suggerita e generica per replicare questa antenna, da adattare ai materiali che hai a disposizione:

  1. Taglia i due tubi di rame alle lunghezze della tabella sopra (146 mm e 162 mm), con un margine di 1–2 mm da rifilare dopo la prova con un NanoVNA (vedi Dal modello alla realtà).
  2. Segna sul boom la posizione dei due elementi a 75 mm di distanza, con gli elementi montati verticali (vedi Polarizzazione) e centrati sul boom.
  3. Fissa i due tubi ai morsetti passanti per il boom, verificando che ogni elemento sia elettricamente isolato dal boom stesso e centrato rispetto al punto medio (il centro elettrico deve coincidere con l'asse del boom).
  4. Collega il cavo coassiale al centro dell'elemento alimentato (il tubo da 146 mm), tenendo il cavo il più possibile perpendicolare agli elementi per un tratto, prima di farlo scendere verso il boom.
  5. Monta un balun/choke in ferrite vicino al punto di alimentazione (vedi Adattamento) per limitare correnti di modo comune sulla calza del cavo.
  6. Misura con un NanoVNA prima di installarla definitivamente: se il minimo ROS non cade vicino a 869,618 MHz, ritara la lunghezza dell'alimentato a piccoli passi.

Esperimenti da provare

Errori comuni

Note

Il file NEC spiegato

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. Passa il mouse su un filo o sull'alimentazione per vederli evidenziati nella vista 3D.

commentivariabili SYgeometriaalimentazione e carichicontrolloignorate

1CM Yagi 2 elementi per 868 MHz - modello di FabrizioCommento descrittivo del modello (ignorato dal simulatore).
2CM Alimentato 146 mm + riflettore 162 mm
3CM Elementi lungo y e boom lungo x: nel file la polarizzazione e' orizzontale; l'antenna reale e' montata verticale sul nodo pybot
4CM Tubo di rame da 6 mm; spaziatura 75 mm su boom in plastica
5CM Trascritto da una foto del file originale di Fabrizio
6CM Simulato a 869.618 MHz: circa 6.4 dBi - avanti/dietro circa 8 dB - Z circa 54 ohm
7CM Spazio libero; conduttori ideali (nessun LD: perdite del metallo trascurate)
8CEFine dei commenti: da qui iniziano le schede di geometria.
9
10' --- Lunghezze degli elementi (m) ---
11SY len1=146/1000 ' alimentatoVariabile len1 = 0.146.
12SY len2=162/1000 ' riflettoreVariabile len2 = 0.162.
13SY dia=6/1000 ' diametro del tuboVariabile dia = 0.006.
14
15' --- Posizioni lungo il boom (m, dall'alimentato) ---
16SY lr0=75/1000 ' riflettoreVariabile lr0 = 0.075.
17
18' --- Geometria ---
19' Riflettore
20GW 1 11 lr0 -len2/2 0 lr0 len2/2 0 dia/2Filo 1: 11 segmenti, da (75, -81, 0) mm a (75, 81, 0) mm — diametro 6.0 mm, lunghezza 162.0 mm. ↑ 3D
21' Alimentato
22GW 2 11 0 -len1/2 0 0 len1/2 0 dia/2Filo 2: 11 segmenti, da (0, -73, 0) mm a (0, 73, 0) mm — diametro 6.0 mm, lunghezza 146.0 mm. ↑ 3D
23GE 0Fine della geometria.
24
25' --- Spazio libero ---
26GN -1Nessun terreno: simulazione in spazio libero.
27EKKernel per fili spessi (extended thin-wire kernel): più preciso quando il diametro non è trascurabile.
28
29' --- Alimentazione: 1 V al centro dell'alimentato (filo 2 - segmento 6 di 11) ---
30EX 0 2 6 0 1 0Alimentazione: sul filo 2, segmento 6 — qui si collega il cavo. ↑ 3D
31
32' --- Frequenza di progetto (preset italiano 869.618 MHz) ---
33FR 0 1 0 0 869.618 0Frequenza nel file originale: 869.618 MHz — la galleria la ignora e simula sempre a 869,618 MHz (preset italiano), con una scansione 855–885 MHz.
34
35' --- Diagramma di irradiazione (ignorato dalla galleria: utile in 4nec2) ---
36RP 0 37 73 1000 0 0 5 5Ignorata dalla galleria: il diagramma di irradiazione lo calcola il generatore del sito.
37ENFine del file.

File del modello

Scarica antenna.nec

Si apre con xnec2c, 4nec2 o EZNEC.