Dipolo verticale a mezz'onda 869 MHz

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

• Filo o tondino di rame pieno, diametro 2 mm, lunghezza minima 165–170 mm (qualche mm di scorta per rifilare dopo la misura).
• Un connettore da pannello, SMA femmina o N femmina, con corpo/flangia a cui saldare o avvitare un braccio del dipolo, e piedino centrale per l'altro braccio.
• Qualche perlina di ferrite passante (choke) da infilare sul cavo coassiale vicino al connettore.
• Stagno, saldatore, sigillante/nastro autovulcanizzante per proteggere la saldatura dalle intemperie.

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

• Misura il ROS con e senza le perline di ferrite sul cavo: la differenza che vedi è dovuta proprio alla corrente di modo comune spiegata in Adattamento — con un cavo lungo e senza choke, il ROS misurato può apparire diverso (e meno ripetibile spostando il cavo) da quello simulato.
• Confronta questo dipolo con la ground plane di riferimento: stesso principio di base (un quarto d'onda alimentato), ma con radiali al posto del secondo braccio. Nota come cambia l'impedenza (71,9 Ω contro 49,5 Ω).
• Prova ad allungare o accorciare il dipolo di 5 mm per volta (in simulazione o fisicamente) e osserva come si sposta la frequenza di risonanza: è l'esperimento più diretto per capire Lunghezza d'onda e Impedenza senza dover leggere formule.

Errori comuni

• Dimenticare il choke/balun: un dipolo è un elemento bilanciato (vedi sotto, "Perché 72 Ω e come alimentarlo"), alimentato da un cavo sbilanciato. Senza un choke la corrente di modo comune sulla calza distorce il diagramma di irradiazione reale rispetto a quello simulato qui, che assume un'alimentazione perfettamente bilanciata.
• Montarlo orizzontale: rompe la polarizzazione verticale della rete MeshCore ITA (vedi Polarizzazione).
• Aspettarsi ROS 1,0: un dipolo semplice ha un'impedenza naturale vicina a 72 Ω, non 50 Ω (vedi sotto): un ROS intorno a 1,4–1,5 è normale e già ottimo, non un difetto di costruzione.

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:

• un dipolo ripiegato (folded dipole): usando due fili invece di uno, collegati alle estremità, l'impedenza al centro sale a circa 4 volte quella di un dipolo semplice (nell'ordine di 280–300 Ω), che va poi riportata a 50 Ω con un balun 4:1 o 6:1;
• una piccola rete a L o un trasformatore a λ/4 (vedi Adattamento), dimensionati per la Zt necessaria a trasformare ~72 Ω in 50 Ω.

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.