Guida: capire un'antenna prima di costruirla

Questa guida spiega, con parole semplici e numeri veri, i concetti che servono per leggere le schede di questa galleria e costruire una prima antenna per MeshCore sul preset italiano 869,618 MHz (sotto-banda 869,4–869,65 MHz, limite 500 mW ERP, duty cycle 10%). Ogni termine tecnico è spiegato la prima volta che compare. Tutti i numeri sono calcolati o presi dalle simulazioni NEC-2 di questo repository, non a occhio: dove serve, la formula usata è scritta accanto al risultato.

Lunghezza d'onda, λ/2 e λ/4

La lunghezza d'onda (si scrive con la lettera greca λ, "lambda") è la distanza percorsa da un'onda radio in un periodo. Si calcola con

λ = c / f

dove c è la velocità della luce (299 792 458 m/s) e f la frequenza. Al preset italiano:

λ = 299 792 458 / 869 618 000 ≈ 0,34474 m = 344,74 mm

Le antenne a filo si progettano quasi sempre come frazioni di λ:

Frazione	Lunghezza teorica
λ/2 (mezz'onda, il dipolo)	172,37 mm
λ/4 (quarto d'onda, lo stilo di una ground plane)	86,19 mm

Questi sono i numeri teorici, validi per un filo infinitamente sottile nel vuoto. Un filo vero ha uno spessore, e questo cambia due cose: aggiunge un po' di capacità alle estremità ("effetto di estremità") e modifica la velocità con cui l'onda si muove lungo il conduttore. Il risultato pratico è che l'antenna risuona (cioè la reattanza X si annulla, vedi Impedenza) a una lunghezza più corta di quella teorica, e più il filo è spesso rispetto alla lunghezza, più l'accorciamento è marcato.

Non è una regola fissa da manuale: lo verifichiamo simulando. Il modello meshcore-ita-dipolo di questa galleria è un dipolo dritto in filo di rame da 2 mm di diametro; simulato in NEC-2, risuona a 160,6 mm totali invece dei 172,37 mm teorici: 6,8% più corto. Il modello meshcore-ita-ground-plane ha uno stilo da 2 mm con 4 radiali inclinati a 45°; risuona a 77,5 mm invece di 86,19 mm teorici: 10,1% più corto (qui l'accorciamento include anche l'effetto dei radiali vicini, non solo lo spessore del filo).

In pratica: taglia sempre il filo un po' più lungo del teorico, poi misura (con un NanoVNA, vedi Dal modello alla realtà) o simula, e accorcia a piccoli passi (pochi millimetri per volta): accorciare sposta la risonanza verso l'alto in frequenza, allungare la sposta verso il basso.

Il dipolo

Il dipolo a mezz'onda è l'antenna più semplice ed è il mattone di quasi tutte le altre (una Yagi è un dipolo con elementi parassiti aggiunti accanto). È fatto da due bracci allineati, ciascuno lungo circa λ/4, con un piccolo distacco al centro dove si collega il cavo: un braccio va al conduttore centrale del coassiale, l'altro alla calza.

Lungo il dipolo la corrente è massima al centro (dove si alimenta) e scende a zero alle punte; la tensione fa il contrario, minima al centro e massima alle punte. Per questo il centro è il punto a bassa impedenza (dove si alimenta comodamente) e le punte sono ad alta impedenza (non ci si collega un cavo lì).

Il dipolo a mezz'onda in filo sottile, nel vuoto, ha un'impedenza teorica di riferimento di circa 73 Ω. Il nostro modello meshcore-ita-dipolo (filo da 2 mm, lunghezza tarata 160,6 mm) simula 71,9 − j0,1 Ω: molto vicino al valore teorico, con un residuo di reattanza (spiegato in Impedenza) praticamente nullo.

Negli elementi delle Yagi di questa galleria l'elemento alimentato è sempre una variante del dipolo, ma quasi mai lungo esattamente come un dipolo isolato: gli elementi parassiti vicini (riflettore, direttore) si accoppiano con lui e ne spostano l'impedenza, quindi va ritarato in lunghezza — se ne parla in dettaglio in Impedenza e nella scheda della Yagi a 3 elementi.

Polarizzazione

La polarizzazione è la direzione in cui oscilla il campo elettrico irradiato. Un'antenna a filo dritto irradia con polarizzazione parallela al filo: un dipolo montato verticale irradia (e riceve meglio) campo verticale; montato orizzontale, campo orizzontale.

La rete MeshCore ITA usa polarizzazione verticale in modo coerente su tutti i nodi, perché la maggior parte dei dispositivi (portatili, nodi da zaino, stilo su un palo) è naturalmente verticale. Per questo tutte le antenne di questa galleria — comprese le Yagi di Fabrizio — montano gli elementi verticali, anche quando il boom è orizzontale.

Perché è importante: due antenne con polarizzazioni incrociate (una verticale, una orizzontale) si accoppiano molto male. In teoria, per due antenne perfettamente allineate e in vuoto, la perdita sarebbe infinita (polarizzazioni ortogonali = zero accoppiamento); nella pratica, con riflessioni e percorsi multipli dell'onda radio in un ambiente reale, si misurano tipicamente 20 dB o più di perdita da polarizzazione incrociata — cioè il segnale utile scende a un centesimo (20 dB = fattore 100) o meno. È una delle cause più comuni di "non lo sento" quando un nodo è montato storto: prima di cercare altre spiegazioni, controlla che l'antenna sia verticale come quella dell'altro capo del collegamento. Per come questo si riflette sulla portata attesa, vedi la pagina link budget.

dBi e dBd

Il guadagno di un'antenna si esprime sempre rispetto a un riferimento, perché da solo un'antenna non crea energia (vedi Guadagno). Ci sono due riferimenti comuni:

dBi: rispetto a un'antenna isotropica ideale, che irradia identica in ogni direzione (non esiste in pratica, è un riferimento matematico).
dBd: rispetto a un dipolo a mezz'onda reale, che già di suo concentra un po' di energia (non irradia sulle proprie punte).

Un dipolo a mezz'onda ha una direttività nota per via teorica di 1,64 volte un'isotropica, cioè 10·log₁₀(1,64) = 2,15 dB. Da qui la conversione fissa:

guadagno in dBi = guadagno in dBd + 2,15

Le simulazioni di questa galleria (e tutti i numeri "guadagno dBi" mostrati nelle schede) sono sempre in dBi, perché è quello che calcola direttamente NEC-2. Quando una legge o un datasheet parla di ERP (vedi ERP) il riferimento è invece il dipolo, quindi in dBd: ricorda di togliere 2,15 dB prima di usare quella formula.

Antenna (di questa galleria)	Guadagno dBi	Guadagno dBd
Dipolo di riferimento	2,13	−0,02
Ground plane di riferimento	2,24	0,09
Yagi 3 elementi di riferimento	8,05	5,90
Yagi 2 el. con riflettore (Fabrizio)	6,36	4,21
Yagi 2 el. con direttore (Fabrizio)	5,28	3,13
Yagi 10 elementi (Fabrizio)	12,45	10,30

Nota che il dipolo e la ground plane, i due riferimenti "senza guadagno", cadono giustamente vicino a 0 dBd: per definizione un dipolo reale ha guadagno ~0 dBd rispetto a sé stesso.

Il guadagno non è amplificazione

Un errore comune da principianti: pensare che un'antenna a "più dBi" renda il segnale più forte in senso assoluto, come farebbe un amplificatore. Non è così: un'antenna passiva non aggiunge energia. La potenza totale irradiata in tutte le direzioni resta (a meno delle piccole perdite ohmiche nel metallo) uguale alla potenza che il trasmettitore le fornisce.

Quello che il guadagno fa davvero è concentrare quella stessa energia: invece di spargerla uniformemente su tutta la sfera, la incanala in un cono più stretto in una direzione preferita, lasciando meno energia (spesso quasi nulla) altrove. È una legge di conservazione: se il diagramma si stringe da un lato, deve allargarsi/ridursi dall'altro.

Il dipolo meshcore-ita-dipolo (2,13 dBi) irradia quasi uniformemente intorno a sé, a "ciambella": va bene per un nodo che deve sentire tutte le direzioni. Il nostro fabrizio-yagi-10el (12,45 dBi) ha circa 10,3 dB di guadagno in più rispetto al dipolo — un fattore di intensità di circa 10,7 volte in linea retta nella direzione preferita (10^(10,3/10) ≈ 10,7) — ma un raggio conico di irradiazione ampio solo ~40° (vedi Diagramma di irradiazione) invece dei quasi 360° del dipolo.

In pratica: più guadagno serve per collegamenti fissi punto-punto, dove sai già in che direzione punta l'altro nodo e vuoi concentrare lì tutta l'energia disponibile. Meno guadagno (dipolo, ground plane) serve per un nodo che deve parlare con vicini sparsi in tutte le direzioni.

Rapporto avanti/dietro

Il rapporto avanti/dietro (F/B, "front-to-back") è la differenza in dB tra il guadagno nella direzione di massima irradiazione e il guadagno nella direzione opposta (180° dietro). Misura quanto un'antenna direttiva "ignora" segnali/interferenze che arrivano da dietro.

Antenna	F/B	Fattore lineare (dietro è più debole di...)
Yagi 2 el. riflettore (Fabrizio)	8,45 dB	~7,0 volte
Yagi 2 el. direttore (Fabrizio)	8,13 dB	~6,5 volte
Yagi 3 elementi di riferimento	5,93 dB	~3,9 volte
Yagi 10 elementi (Fabrizio)	22,8 dB	~190 volte

Un F/B modesto come 6–8 dB già aiuta parecchio contro un disturbo alle spalle. Un F/B come i 22,8 dB della Yagi a 10 elementi è un'altra categoria: quasi tutta l'energia che arriva da dietro (o va verso dietro in trasmissione) viene scartata, utile quando dietro l'antenna c'è una fonte di rumore radio o un altro collegamento da non disturbare.

Come leggere un diagramma di irradiazione

Il diagramma di irradiazione mostra quanto un'antenna irradia (o riceve) in funzione della direzione. Ogni scheda di questa galleria mostra due "tagli" (sezioni) del diagramma tridimensionale, più la vista 3D interattiva:

taglio in azimut: guadagno intorno all'orizzonte (a 360°), a elevazione fissa — utile per capire in che direzioni orizzontali punta l'antenna.
taglio in elevazione: guadagno dal basso verso l'alto lungo un piano verticale — utile per capire quanto l'antenna "spara" verso l'alto/basso invece che verso l'orizzonte (dove di solito serve, per collegamenti tra nodi alla stessa quota).

Vocabolario per leggerli:

lobo: un "petalo" del diagramma, una zona angolare dove il guadagno è alto. Il lobo principale è quello di massimo guadagno (la direzione in cui punta l'antenna); i lobi secondari sono petali più piccoli in altre direzioni (energia "sprecata" fuori dalla direzione voluta).
nullo: una direzione dove il guadagno crolla, spesso di decine di dB (in questa galleria il pavimento del grafico è tarato a −40 dBi). Un nodo esattamente in un nullo può risultare "invisibile" anche a distanza ravvicinata.
apertura a −3 dB (beamwidth): l'ampiezza angolare, intorno al lobo principale, entro cui il guadagno resta entro 3 dB dal massimo (cioè non scende sotto metà potenza). Dà un'idea pratica di quanto puoi sbagliare la mira dell'antenna prima di perdere metà segnale.

Esempi calcolati su antenne di questa galleria: la Yagi a 3 elementi di riferimento e la Yagi 2 elementi con riflettore hanno un'apertura in azimut a −3 dB di circa 70° — abbastanza tollerante nel puntamento. La Yagi a 10 elementi, molto più direttiva, ha un cono a −3 dB di appena ~40° di apertura totale attorno all'asse del boom: va puntata con più cura, ma premia chi lo fa con molto più guadagno e F/B.

Impedenza: R + jX

L'impedenza al punto di alimentazione di un'antenna è un numero complesso, Z = R + jX:

R (resistenza, parte reale): è dove va davvero l'energia — irradiata nello spazio (più una piccola quota persa in calore nei conduttori). È l'unica parte "utile".
X (reattanza, parte immaginaria): energia che va e torna indietro ogni ciclo senza mai lasciare l'antenna, come una molla. X positiva si dice induttiva, X negativa capacitiva. Non irradia: se è grande, la maggior parte della potenza che il cavo cerca di consegnare rimbalza indietro verso il trasmettitore (quanto, esattamente, lo spiega il ROS subito dopo).

L'obiettivo, per collegare l'antenna a un cavo coassiale da 50 Ω senza sprechi, è avere Z il più vicino possibile a 50 + j0 Ω.

Antenna	Z simulata a 869,618 MHz
Dipolo di riferimento	71,9 − j0,1 Ω
Ground plane di riferimento	49,5 − j0,2 Ω
Yagi 3 elementi di riferimento	40,7 − j0,3 Ω
Yagi 2 el. riflettore (Fabrizio)	54,4 + j1,7 Ω
Yagi 2 el. direttore (Fabrizio)	50,3 − j1,0 Ω
Yagi 10 elementi (Fabrizio)	35,4 + j23,6 Ω

Da dove viene la reattanza? Due cause tipiche:

Lunghezza non perfettamente risonante (vedi Lunghezza d'onda): un filo un po' più lungo del punto di risonanza dà X positiva (induttiva), un po' più corto dà X negativa (capacitiva).
Accoppiamento con elementi parassiti vicini (riflettore/direttore in una Yagi): la loro presenza induce corrente anche nell'elemento alimentato, e questo sposta la sua impedenza rispetto a quella che avrebbe da solo. È per questo che l'elemento alimentato di una Yagi va quasi sempre accorciato rispetto alla sua lunghezza di risonanza da isolato: l'accorciamento introduce apposta una piccola X capacitiva che cancella l'X induttiva portata dall'accoppiamento con i parassiti, così il risultato netto torna vicino a X = 0. È il motivo per cui, nella Yagi a 3 elementi di riferimento di questa galleria, il direttore (148,2 mm) è più lungo dell'elemento alimentato (145,0 mm): non è un errore, è l'elemento alimentato ad essere stato accorciato apposta per l'accoppiamento, non il direttore ad essere anomalo.

Il caso più estremo in questa galleria è la Yagi a 10 elementi: 35,4 + j23,6 Ω, con una X grande che da sola peggiora parecchio il ROS (vedi sotto). Si vede anche stringendo le spaziature della Yagi a 3 elementi (esperimento descritto nella sua scheda): la resistenza R crolla e la reattanza cresce, serve un adattamento più aggressivo (vedi Adattamento).

ROS, perdita di ritorno e potenza riflessa

Il ROS (rapporto di onde stazionarie, in inglese SWR) è il modo pratico di misurare quanto bene un'antenna è adattata al cavo (di solito 50 Ω), senza dover leggere R e X separatamente. Si calcola dal coefficiente di riflessione Γ:

Γ = (Z − Z₀) / (Z + Z₀)        ROS = (1 + |Γ|) / (1 − |Γ|)

con Z₀ = 50 Ω (l'impedenza di riferimento del cavo). ROS = 1,0 vuol dire adattamento perfetto (Z = 50 + j0 Ω esatti, niente riflesso); più ROS sale, più energia torna indietro invece di essere irradiata. La stessa Γ dà anche la perdita di ritorno (return loss, quanto più è alta meglio è) e la frazione di potenza riflessa |Γ|²:

ROS	Γ	Perdita di ritorno	Potenza riflessa
1,0	0	∞	0%
1,2	0,091	20,8 dB	0,8%
1,5	0,200	14,0 dB	4,0%
2,0	0,333	9,5 dB	11,1%
3,0	0,500	6,0 dB	25,0%

In pratica:

ROS ≤ 1,5 (sotto il 4% riflesso): ottimo, va bene per qualsiasi trasmettitore.
ROS fino a 2 (11% riflesso): accettabile, la maggior parte dei moduli radio LoRa/MeshCore lo tollera senza problemi.
ROS 3 o oltre (25% riflesso o più): un quarto (o più) della potenza torna indietro. Molti trasmettitori riducono automaticamente la potenza in uscita per proteggersi, o nel tempo si stressano; da evitare, serve un adattamento (vedi sotto).

Le antenne di questa galleria vanno da ROS 1,01 (ground plane di riferimento) a ROS 1,91 (Yagi a 10 elementi, per via della X = +23,6 Ω non compensata) — tutte comunque sotto la soglia critica di ROS 3.

Adattamento: portare l'antenna a 50 Ω

Adattare un'antenna vuol dire interporre, tra cavo e antenna, qualcosa che trasformi l'impedenza reale dell'antenna in qualcosa di vicino a 50 + j0 Ω, per minimizzare il ROS. Tecniche comuni:

Balun ("balanced-unbalanced"): un dipolo è un elemento bilanciato (le due metà sono simmetriche), ma il coassiale è sbilanciato (la calza è collegata a massa). Senza un balun, un po' di corrente scorre sulla calza esterna del cavo invece che solo sull'antenna: questo distorce il diagramma di irradiazione e falsa la lettura del ROS. Un balun semplice ("ugly balun") si fa avvolgendo qualche spira dello stesso cavo coassiale su sé stesso vicino al punto di alimentazione.
Choke (impedenza di modo comune): stessa funzione del balun, spesso realizzata con perline di ferrite infilate sul cavo vicino al punto di alimentazione, per bloccare la corrente indesiderata sulla calza.
Adattamento a gamma ("gamma match"): usato sulle Yagi quando l'elemento alimentato è una singola asta continua (non un dipolo spezzato al centro). Un'astina corta parallela a metà dell'elemento, collegata a un capo all'elemento e alimentata all'altro capo tramite un condensatore in serie, alza la R effettiva vista dal cavo e cancella parte della X. Utile quando la R dell'elemento alimentato è molto bassa, come nell'esperimento a spaziature strette della Yagi a 3 elementi di riferimento (R crolla a poche decine di Ω).
Adattamento a hairpin: uno spezzone corto di linea cortocircuitato a "U" ai capi del punto di alimentazione. Se l'elemento alimentato è stato accorciato sotto risonanza (X negativa, capacitiva) l'induttanza dell'hairpin la cancella, alzando anche un po' la R. È il motivo per cui molte Yagi commerciali hanno l'elemento alimentato come un'unica asta dritta con un piccolo anello vicino al centro invece di un dipolo spezzato.
Trasformatore a λ/4: uno spezzone di linea di trasmissione lungo un quarto d'onda (elettrico, cioè diviso per la velocità di propagazione di quella linea — non il λ/4 in aria di 86,19 mm calcolato sopra) e con impedenza caratteristica Zt = √(Z₀ · Zcarico) trasforma un'impedenza reale Zcarico nell'impedenza di linea Z₀ desiderata. Esempio: per portare un'ipotetica antenna da 36 Ω a 50 Ω, Zt = √(50 × 36) ≈ 42,4 Ω.
Per cancellare una reattanza pura (senza toccare R), un condensatore o un'induttanza in serie bastano da soli. Esempio numerico dalla Yagi a 10 elementi di questa galleria (X = +23,6 Ω, induttiva): un condensatore in serie da circa 7,8 pF a 869,618 MHz la cancellerebbe quasi del tutto (C = 1/(2π·f·X)), lasciando solo il disadattamento di R (35,4 Ω verso 50 Ω, un ROS più ragionevole) da sistemare con un trasformatore o una rete a L.

Perché 50 Ω e non un altro valore: è un compromesso storico tra l'impedenza di cavo coassiale che minimizza le perdite nel dielettrico (vicina a 77 Ω) e quella che massimizza la potenza gestibile prima di scaricare elettricamente il dielettrico (vicina a 30 Ω). 50 Ω è nel mezzo, ed è diventato lo standard universale: ogni modulo radio LoRa/MeshCore, ogni connettore SMA o N di questa galleria, è progettato per 50 Ω. È per questo che ogni scheda di questa galleria riporta il ROS calcolato proprio su una linea da 50 Ω.

ERP: il limite di potenza del preset italiano

Il preset italiano di MeshCore usa la sotto-banda 869,4–869,65 MHz, dove il regolamento consente al massimo 500 mW ERP (equivalent radiated power, potenza equivalente irradiata rispetto a un dipolo a mezz'onda, quindi in dBd, non dBi — vedi dBi e dBd) e un duty cycle del 10%. In decibel, 500 mW ERP corrisponde a 10·log₁₀(500) ≈ 27 dBm ERP. Il testo normativo completo è sulla pagina normativa del progetto.

La formula per calcolare l'ERP effettivo del tuo impianto è:

ERP (dBm) = Ptx (dBm) − perdita cavo (dB) + guadagno antenna (dBd)

dove Ptx è la potenza che il trasmettitore mette in uscita (prima del cavo), la perdita cavo è quella del coassiale tra radio e antenna alla frequenza di lavoro (i produttori di cavo la danno in dB/metro), e il guadagno va convertito in dBd se lo hai in dBi (sottrai 2,15).

Esempi calcolati:

Ptx	Perdita cavo	Guadagno antenna	ERP calcolato	Limite 27 dBm / 500 mW
100 mW (20 dBm)	0,5 dB	6,36 dBi (4,21 dBd, riflettore)	23,71 dBm ≈ 235 mW	rispettato
500 mW (27,0 dBm)	1,0 dB	2,15 dBi (0 dBd, dipolo)	25,99 dBm ≈ 397 mW	rispettato
100 mW (20 dBm)	1,5 dB	8,05 dBi (5,90 dBd, Yagi 3 el.)	24,40 dBm ≈ 275 mW	rispettato
1000 mW (30 dBm)	2,0 dB	2,15 dBi (0 dBd, dipolo)	28,00 dBm ≈ 631 mW	supera il limite

L'ultimo esempio mostra un caso comune di errore: alzare la potenza del trasmettitore a 1 W pensando "tanto il guadagno dell'antenna è basso" può comunque sforare il limite se il cavo è corto/buono. Prima di alzare Ptx, ricalcola l'ERP con la formula sopra.

Puoi anche ribaltare la formula per sapere quanta potenza puoi mettere in antenna restando a 27 dBm ERP:

Ptx max (dBm) = 27 − guadagno (dBd) + perdita cavo (dB)

Esempio: con 0,5 dB di perdita cavo e i 6,36 dBi (4,21 dBd) della Yagi riflettore, Ptx max ≈ 23,3 dBm ≈ 213 mW. Con il dipolo di riferimento (0 dBd) e 1 dB di cavo, invece, Ptx max ≈ 28,0 dBm ≈ 631 mW — ma resta comunque il limite dei 27 dBm/500 mW ERP, quindi in pratica ci si ferma lì con Ptx a monte del cavo.

Il duty cycle 10% limita indipendentemente il tempo di trasmissione: al massimo il 10% di una qualunque finestra temporale, cioè ad esempio non più di 6 minuti ogni ora (0,10 × 60 min = 6 min). MeshCore, gestendo da solo contese e ritrasmissioni sulla mesh, in condizioni normali resta ben sotto questa soglia; diventa rilevante solo con traffico anomalo o test manuali ravvicinati.

Per capire come l'ERP si traduce in portata reale (insieme a sensibilità del ricevitore, margine di collegamento, ostacoli), vedi la pagina link budget.

Le schede NEC usate in questa galleria

I file antenna.nec sono testo semplice: una riga, una "scheda" (card) di due lettere maiuscole seguita da campi numerici (separati da spazi o virgole). Il parser di questa galleria (tools/nec.py) supporta queste:

Scheda	Significato	Campi principali
`CM`	Commento (una riga di descrizione, può ripetersi)	testo libero
`CE`	Fine dei commenti, inizia la geometria	(nessuno)
`SY`	Definisce una variabile (come in 4nec2), utilizzabile nelle righe dopo	`nome=espressione`
`GW`	Un filo (wire): tag, segmenti, coordinate estremi, raggio	tag, n° segmenti, x1 y1 z1, x2 y2 z2, raggio (tutto in metri)
`GE`	Fine geometria; il numero indica se c'è un piano di terra	0 = nessun piano immagine, 1 = con piano immagine
`EK`	Attiva il "thin-wire kernel esteso", più accurato per fili spessi rispetto alla lunghezza dei segmenti	(nessun campo, o `-1` per disattivarlo)
`GN`	Tipo di terreno sotto l'antenna	tipo (−1 spazio libero, 0 terreno reale, 1 terreno perfetto), n° radiali, poi costante dielettrica e conducibilità
`EX`	Sorgente di eccitazione (dove si alimenta)	tipo (0 = generatore di tensione), tag del filo, numero di segmento
`LD`	Carico/perdita su uno o più segmenti (es. conducibilità reale di un metallo)	tipo, tag (0 = tutti), segmento iniziale, segmento finale, valore
`FR`	Frequenza di lavoro	..., frequenza in MHz
`RP`	Richiesta di diagramma di irradiazione	ignorata da questa galleria: il diagramma lo ricalcola sempre lei stessa, per uniformità tra tutte le schede
`EN`	Fine del file	(nessun campo; tutto dopo viene ignorato)

Nota: RP, PT ed EN sono lette per compatibilità con 4nec2/xnec2c/EZNEC (così lo stesso file si apre anche lì), ma solo EN ha effetto nel parser di questa galleria: dice dove fermarsi.

Regola pratica sui segmenti (quante volte dividere ogni GW): due condizioni, entrambe da rispettare per una simulazione affidabile con il modello NEC-2 a filo sottile:

almeno 10 segmenti per ogni mezza lunghezza d'onda di filo (più segmenti = più precisione, ma anche più tempo di calcolo);
lunghezza di ciascun segmento > 4 volte il raggio del filo, perché sotto questa soglia l'approssimazione "filo sottile" di NEC-2 perde accuratezza (per questo i modelli di questa galleria usano anche EK, che allarga un po' il margine per fili relativamente spessi).

Esempio verificato sul modello della Yagi a 3 elementi di riferimento: l'elemento riflettore è lungo 172,4 mm su 21 segmenti, cioè 8,2 mm a segmento; il raggio del filo è 2 mm, quindi il rapporto è 8,2 / 2 = 4,1: appena sopra la soglia minima di 4. Il dipolo di riferimento (160,6 mm su 21 segmenti, raggio 1 mm) sta molto più comodo, con rapporto 7,65.

Dal modello alla realtà

Una simulazione NEC-2 in spazio libero è un punto di partenza, non l'ultima parola. Cose che cambiano quando l'antenna diventa un oggetto vero, montato da qualche parte:

Diametro del filo/tubo: se costruisci con un diametro diverso da quello del modello, la lunghezza di risonanza cambia (vedi Lunghezza d'onda — più il conduttore è spesso, più va accorciato). Se cambi materiale/diametro rispetto al file scaricato, riparti dalla lunghezza teorica e ritara.
Supporti in materiale plastico (boom in PVC, morsetti stampati in 3D/resina, come nelle Yagi di Fabrizio di questa galleria): sono quasi trasparenti alle radiofrequenze, in genere non serve compensarli.
Supporti o boom metallici: un boom o un'asta metallica vicino agli elementi si comporta come un ulteriore elemento parassita non voluto, e detiene sia l'impedenza sia il diagramma. Il file della Yagi a 10 elementi di questa galleria documenta esattamente questo caso: i commenti originali (in tedesco) prevedono correzioni di +6 mm sugli elementi e +12 mm sull'alimentato per compensare un boom metallico — un esempio reale di quanto possa contare.
Un'asta o un palo metallico vicino (come il tondino filettato verticale sotto il boom della Yagi con riflettore installata sul nodo pybot): può accoppiarsi con gli elementi allo stesso modo. Tienilo il più lontano possibile dagli elementi, o verifica con una misura che l'adattamento non sia peggiorato rispetto al modello.
Percorso del cavo coassiale e corrente di modo comune: un tratto di coassiale che corre parallelo e vicino agli elementi (come nella Yagi con riflettore, dove il cavo passa vicino agli elementi) può irradiare a sua volta e alterare il diagramma misurato rispetto a quello simulato. Fai uscire il cavo perpendicolare agli elementi per un tratto, e usa un balun/choke (vedi Adattamento).
Terreno, tetto, oggetti vicini: le simulazioni di questa galleria sono in spazio libero (tranne dove il file include esplicitamente un piano di terra). Un'antenna vera montata su un tetto, vicino a grondaie, altre antenne o pannelli solari, si comporta diversamente: aspettati di dover ritarare leggermente.
Misura con un NanoVNA: dopo aver costruito l'antenna, collega il NanoVNA il più vicino possibile al punto di alimentazione (uno spezzone corto di cavo, non 10 metri di coassiale) e leggi Z e ROS a 869,618 MHz. Se il minimo ROS (la risonanza) cade a una frequenza diversa da quella attesa, accorcia per spostarlo più in alto, allunga per spostarlo più in basso, ripetendo a piccoli passi. Anche solo un misuratore di ROS in linea, senza il dettaglio di R e X, è già utile per verificare l'adattamento prima di trasmettere.