Yagi 2 elementi con riflettore (pybot)

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

• Tubo di rame da 6 mm di diametro per entrambi gli elementi.
• Boom in materiale plastico (elettricamente quasi trasparente in RF, non richiede correzioni di lunghezza).
• Morsetti di fissaggio degli elementi al boom stampati in 3D/resina.

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

• Prova ad allungare l'elemento alimentato verso la lunghezza di risonanza isolata (~160 mm, vedi Lunghezza d'onda) e osserva come cambiano impedenza e ROS: è un modo diretto per "vedere" a banco l'effetto dell'accoppiamento descritto sopra.
• Cambia la distanza alimentato-riflettore di qualche centimetro e nota il compromesso tra guadagno, rapporto avanti/dietro e impedenza (vedi anche l'esperimento di spaziatura sulla scheda della Yagi a 3 elementi di riferimento).
• Se hai un secondo nodo di riferimento, confronta la copertura reale con quella di un dipolo semplice montato nello stesso punto: dovresti notare più portata nella direzione in cui punta l'antenna, e meno alle spalle.

Errori comuni

• Montare il boom con gli elementi orizzontali: rompe la polarizzazione verticale della rete e introduce una forte perdita di polarizzazione incrociata verso gli altri nodi.
• Far correre il cavo coassiale parallelo e vicino agli elementi: può accoppiarsi con l'antenna e alterare sia il diagramma sia la lettura del ROS rispetto a quanto simulato (vedi Dal modello alla realtà).
• Ignorare supporti metallici vicini: un'asta o un palo metallico troppo vicino agli elementi si comporta come un parassita non voluto e detiene l'antenna.

Note

• Il file .nec è stato trascritto dalla foto dell'originale di Fabrizio, non da un file digitale: le misure sono quelle leggibili nella foto.
• Questa antenna è installata sul tetto, verticale, sul nodo solare pybot. Sotto il boom corre un'asta filettata metallica verticale di supporto, e il cavo coassiale passa vicino agli elementi: la simulazione qui sopra è in spazio libero, quindi impedenza e diagramma reali possono discostarsi leggermente per via di questi due fattori (vedi Dal modello alla realtà).