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MeshCore ITA · Antenne

Dipolo verticale a mezz'onda 869 MHz

Dipolo dritto in filo di rame da 2 mm, lungo 160,6 mm, tarato a 869,618 MHz in spazio libero. La forma più semplice possibile: il punto di partenza per capire tutte le altre antenne di questa galleria.

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

Dipolo a mezz'ondaProgetto di riferimentodi MeshCore ITAspazio liberoVerticale
2.1guadagno dBi
0.0avanti/dietro dB
1.44ROS a 869,618
71.9 − j0.1impedenza Ω
863ROS minimo MHz

Cosa dicono questi numeri

Guadagno

2.1 dBi = -0.0 dBd: nella direzione migliore questa antenna concentra circa 1.0 volte la potenza di un dipolo a mezz'onda alimentato allo stesso modo.

Avanti/dietro

0.0 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

ROS 1.44: circa 3.2% della potenza torna indietro verso il trasmettitore invece di irradiare (perdita per disadattamento 0.14 dB). Verdetto: ottimo.

Impedenza

Z = 71.9 − j0.1 Ω a 869,618 MHz: la parte reattiva è quasi zero: qui l'antenna è già in risonanza. La frequenza di minimo ROS di questo modello è a 863 MHz.

Polarizzazione

Verticale: il filo alimentato è prevalentemente verticale (asse z): polarizzazione verticale, la stessa di quasi tutti i nodi MeshCore.

ERP e potenza TX

In Italia il preset MeshCore limita l'ERP a 27 dBm (500 mW). Con -0.0 dBd di guadagno, questa è la potenza massima da impostare sul trasmettitore (prima del cavo) per restare nel limite:

Perdita cavoTX maxTX max
dBdBmmW
027.0503
128.0634
229.0798

* 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.

Come leggere la vista 3D

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 (2.1 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.

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.
-205305580855865875885
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 = 0° (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.

Come funziona

Questo è il dipolo a mezz'onda più semplice possibile: un filo di rame da 2 mm di diametro, dritto, alimentato esattamente al centro. Non ha guadagno da vendere (è il riferimento "0 dBd" descritto in dBi e dBd), ma è il modello più utile per capire tutti i concetti di base prima di passare a Yagi più complesse: lunghezza risonante, impedenza, ROS.

Serve anche come antenna di riferimento vera e propria: per un nodo che deve sentire tutte le direzioni allo stesso modo (un nodo centrale, un ripetitore), un dipolo semplice va benissimo e non richiede nessun adattamento.

Misure

Grandezza Valore
Lunghezza totale 160,6 mm
Diametro filo 2 mm (rame)
Lunghezza teorica λ/2 172,37 mm (vedi Lunghezza d'onda)
Accorciamento rispetto al teorico 6,8%

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

Grandezza Valore
Impedenza 71,9 − j0,1 Ω
ROS su 50 Ω 1,44 (circa 3,2% di potenza riflessa)
Guadagno 2,1 dBi (~0 dBd, il riferimento stesso)

Materiali

Costruzione passo per passo

Lista di taglio: 2 bracci da 80,3 mm ciascuno (metà di 160,6 mm), in filo di rame da 2 mm.

  1. Taglia i due bracci a 80,3 mm, lasciando qualche decimo di millimetro di scorta da rifilare dopo la misura con NanoVNA.
  2. Prendi un connettore SMA (o N) femmina da pannello: il piedino centrale diventa il punto di saldatura del primo braccio, il corpo/flangia metallica (massa) quello del secondo.
  3. Salda un braccio al piedino centrale del connettore e l'altro al corpo metallico, lasciando un piccolo distacco (1–2 mm) tra i due bracci esattamente sull'asse del connettore: è il "gap" di alimentazione del dipolo.
  4. Allinea i due bracci in linea retta, verticali una volta installati (vedi Polarizzazione).
  5. Avvita il connettore del dipolo direttamente sul cavo coassiale (o su un breve adattatore), e infila 4–6 perline di ferrite sul cavo, il più vicino possibile al connettore: è un choke (vedi Adattamento) che impedisce alla corrente di scorrere sulla calza esterna del cavo invece che solo sull'antenna.
  6. Misura con un NanoVNA collegato il più vicino possibile al connettore: se il minimo ROS non cade vicino a 869,618 MHz, accorcia entrambi i bracci di un paio di decimi di millimetro alla volta (accorciare sposta la risonanza più in alto in frequenza).
  7. Sigilla la saldatura e il gap con nastro autovulcanizzante o resina, per proteggerli dall'umidità.

Esperimenti da provare

Errori comuni

Note

Perché 72 Ω e come alimentarlo

Il dipolo a mezz'onda in filo sottile ha un'impedenza teorica di riferimento di circa 73 Ω (qui simulata 71,9 Ω, molto vicina), non 50 Ω. È una proprietà della sua geometria, non un difetto: il ROS di 1,44 che ne risulta su un cavo da 50 Ω corrisponde ad appena il 3,2% di potenza riflessa, ben dentro la soglia "ottima" descritta in ROS (ROS ≤ 1,5). Per la maggior parte degli usi con MeshCore non serve nessun adattamento aggiuntivo: si collega direttamente al cavo da 50 Ω.

Se invece si vuole un ROS più vicino a 1,0, le due strade classiche sono:

In entrambi i casi, il dipolo resta un elemento bilanciato: che tu lo alimenti diretto o tramite una di queste reti, serve sempre un balun o un choke (perline di ferrite, come al passo 5 della costruzione) tra il cavo coassiale sbilanciato e il punto di alimentazione, altrimenti parte della corrente scorre sulla calza del cavo invece che solo sull'antenna, alterando sia il diagramma sia la misura del ROS.

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.

RigaCosa fa
CM Dipolo verticale a mezz'onda, filo di rame da 2 mmCommento descrittivo del modello (ignorato dal simulatore).
CM Accordato a 869.618 MHz in spazio liberoCommento descrittivo del modello (ignorato dal simulatore).
CEFine dei commenti: da qui iniziano le schede di geometria.
SY L=0.1606Variabile L = 0.1606.
GW 1 21 0 0 -L/2 0 0 L/2 0.001Filo 1: 21 segmenti, da (0, 0, -80) mm a (0, 0, 80) mm — diametro 2.0 mm, lunghezza 161 mm.
GE 0Fine della geometria.
EKKernel per fili spessi (extended thin-wire kernel): più preciso quando il diametro non è trascurabile.
EX 0 1 11 0 1 0Alimentazione: sul filo 1, segmento 11.
FR 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.
ENFine del file.

File del modello

Scarica antenna.nec

Si apre con xnec2c, 4nec2 o EZNEC.