MeshCore ITA · Antenne
Riflettore, alimentato e direttore in tubo da 4 mm, spaziature 0,30 λ e 0,25 λ scelte per restare vicini a 50 Ω senza reti di adattamento. Un compromesso didattico tra guadagno, rapporto avanti/dietro e impedenza.
Nuovo alle antenne? Leggi la guida per capire guadagno, ROS, impedenza e polarizzazione.
8.1 dBi = 5.9 dBd: nella direzione migliore questa antenna concentra circa 3.9 volte la potenza di un dipolo a mezz'onda alimentato allo stesso modo.
5.9 dB, cioè circa 3.9 volte più potenza avanti che indietro. Vale solo per antenne direttive: orienta il lato "avanti" verso il nodo che vuoi raggiungere.
ROS 1.23: circa 1.1% della potenza torna indietro verso il trasmettitore invece di irradiare (perdita per disadattamento 0.05 dB). Verdetto: ottimo.
Z = 40.7 − j0.3 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 874 MHz.
Verticale: il filo alimentato è prevalentemente verticale (asse z): polarizzazione verticale, la stessa di quasi tutti i nodi MeshCore.
In Italia il preset MeshCore limita l'ERP a 27 dBm (500 mW). Con 5.9 dBd di guadagno, questa è la potenza massima da impostare sul trasmettitore (prima del cavo) per restare nel limite:
| Perdita cavo | TX max | TX max |
|---|---|---|
| dB | dBm | mW |
| 0 | 21.1 | 129 |
| 1 | 22.1 | 162 |
| 2 | 23.1 | 204 |
* 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.
La vista 3D richiede WebGL, che questo browser non offre o ha disattivato. I grafici e il file NEC qui sotto funzionano comunque.
Trascina per ruotare, rotella o pizzico per lo zoom. Il punto verde è l'alimentazione; la geometria è ingrandita per stare dentro il diagramma.
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 (8.1 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.
Simulazione NEC-2 (PyNEC) a 869,618 MHz, spazio libero. I valori reali cambiano con supporto, cavo e ostacoli.
Questa Yagi ha tutti e tre gli elementi che si trovano separati nelle due Yagi a 2 elementi di Fabrizio di questa galleria: un dipolo alimentato, con un riflettore dietro (come in fabrizio-yagi-2el-riflettore) e un direttore davanti (come in fabrizio-yagi-2el-direttore) insieme sullo stesso boom. Il riflettore rimanda in avanti l'energia che andrebbe irradiata all'indietro, il direttore concentra ulteriormente in avanti quella che uscirebbe di lato: insieme danno più guadagno e più rapporto avanti/dietro di ciascuno dei due da solo, restando comunque un progetto semplice, alimentabile a 50 Ω senza reti di adattamento.
Guardando le lunghezze sembra un controsenso: il direttore (148,2 mm) è più lungo dell'elemento alimentato (145,0 mm), mentre nella scheda "Impedenza" della guida abbiamo spiegato che un direttore deve essere più corto del dipolo risonante. Non è un errore: è l'elemento alimentato a essere più corto del normale, non il direttore a essere anomalo. Un dipolo isolato in un tubo da 4 mm risuonerebbe intorno ai 160 mm (vedi Lunghezza d'onda); qui è stato accorciato apposta a 145,0 mm perché l'accoppiamento con riflettore e direttore, entrambi vicini, induce sull'alimentato una reattanza induttiva che va cancellata accorciandolo. Il risultato netto, verificato in simulazione, è un'impedenza quasi puramente resistiva (40,7 − j0,3 Ω): la reattanza indotta dai parassiti è compensata quasi esattamente dall'accorciamento.
| Elemento | Lunghezza | In λ | Distanza dal riflettore |
|---|---|---|---|
| Riflettore | 172,4 mm | 0,50 λ | 0 (origine del boom) |
| Alimentato (driven) | 145,0 mm | — (accorciato per l'accoppiamento) | 103,4 mm (0,30 λ) |
| Direttore | 148,2 mm | 0,43 λ | 189,6 mm (0,55 λ, cioè 86,2 mm / 0,25 λ dopo l'alimentato) |
Tubo/tondino da 4 mm di diametro per tutti e tre gli elementi. Boom totale 189,6 mm.
Simulazione NEC-2 a 869,618 MHz, spazio libero, polarizzazione verticale:
| Grandezza | Valore |
|---|---|
| Impedenza | 40,7 − j0,3 Ω |
| ROS su 50 Ω | 1,23 |
| Guadagno | 8,1 dBi (5,9 dBd, vedi dBi/dBd) |
| Avanti/dietro | 5,9 dB (~3,9× in lineare) |
| ROS minimo | a 874 MHz |
| Apertura azimutale a −3 dB | ≈ 70° (vedi Diagramma) |
Un ROS di 1,23 è comodamente sotto la soglia "ottima" di 1,5 (vedi ROS): questa geometria si alimenta direttamente a 50 Ω, senza gamma match, hairpin o trasformatori.
Tubo o tondino conduttore da 4 mm di diametro (rame o alluminio, la simulazione non distingue il materiale se la conducibilità è alta e non viene modellata una perdita esplicita). Boom non conduttivo (plastica, legno trattato, vetroresina) per non introdurre l'effetto "boom metallico" descritto nella scheda della Yagi a 10 elementi.
Lista di taglio (tubo/tondino da 4 mm):
Posizioni sul boom (dall'estremità del riflettore):
Passi:
Spaziature strette: il compromesso guadagno / avanti-dietro / impedenza. Le spaziature scelte qui (0,30 λ tra riflettore e alimentato, 0,25 λ tra alimentato e direttore) non sono casuali: sono un compromesso pensato per restare alimentabile direttamente a 50 Ω. Restringendo le spaziature a 0,20 λ e 0,15 λ, mantenendo invariata la lunghezza dell'alimentato (145,0 mm), la simulazione dà Z ≈ 12,9 − j38,1 Ω, cioè un ROS oltre 6 su 50 Ω: la resistenza crolla e la reattanza cresce molto, esattamente il comportamento descritto in Impedenza. Spaziature più strette tendono infatti ad aumentare l'accoppiamento tra gli elementi — più guadagno e più rapporto avanti/dietro sono possibili in linea di principio, ma solo se si accetta di dover recuperare l'impedenza con un adattamento più aggressivo: un gamma match (che alza la resistenza vista dal cavo, vedi Adattamento) insieme a un condensatore o a un dipolo ripiegato (che parte da un'impedenza più alta, più comoda da riportare a 50 Ω) invece della semplice alimentazione diretta usata qui.
In pratica: prima di stringere le spaziature per rincorrere più guadagno, chiediti se sei pronto a costruire (e tarare) anche l'adattamento che ne consegue. Questa scheda usa spaziature più larghe apposta per restare un progetto "senza sorprese" da costruire.
Altri esperimenti:
Progetto di riferimento pensato per questa galleria, per fare da ponte didattico tra le Yagi a 2 elementi di Fabrizio e la Yagi a 10 elementi: stessa logica additiva (riflettore + direttori), spinta un passo alla volta.
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
CM Yagi 3 elementi per 868 MHz - progetto di riferimento MeshCore ITACommento descrittivo del modello (ignorato dal simulatore).CM Riflettore 0.50 lambda, alimentato 145 mm, direttore 0.43 lambdaCM Spaziature: riflettore-alimentato 0.30 lambda, alimentato-direttore 0.25 lambdaCM Elementi verticali lungo z (polarizzazione verticale), boom lungo x, fascio verso +xCM Tubo da 4 mmCM Alimentazione: al centro dell'elemento alimentato (filo 2 - segmento 11 di 21)CM Simulato a 869.618 MHz: circa 8.1 dBi - avanti/dietro circa 6 dB - Z circa 41 ohmCM Spazio libero; conduttori ideali (nessun LD: perdite del metallo trascurate)' --- Lunghezze degli elementi (m) ---' --- Posizioni lungo il boom (m, dal riflettore) ---' --- Geometria ---' RiflettoreGW 1 21 0 0 -Lrif/2 0 0 Lrif/2 dia/2Filo 1: 21 segmenti, da (0, 0, -86.2) mm a (0, 0, 86.2) mm — diametro 4.0 mm, lunghezza 172.4 mm. ↑ 3D' AlimentatoGW 2 21 Pali 0 -Lali/2 Pali 0 Lali/2 dia/2Filo 2: 21 segmenti, da (103.4, 0, -72.5) mm a (103.4, 0, 72.5) mm — diametro 4.0 mm, lunghezza 145.0 mm. ↑ 3D' DirettoreGW 3 21 Pdir 0 -Ldir/2 Pdir 0 Ldir/2 dia/2Filo 3: 21 segmenti, da (189.6, 0, -74.1) mm a (189.6, 0, 74.1) mm — diametro 4.0 mm, lunghezza 148.2 mm. ↑ 3D' --- Spazio libero ---EKKernel per fili spessi (extended thin-wire kernel): più preciso quando il diametro non è trascurabile.' --- Alimentazione: 1 V al centro dell'alimentato (filo 2 - segmento 11 di 21) ---' --- Frequenza di progetto (preset italiano 869.618 MHz) ---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.' --- Diagramma di irradiazione (ignorato dalla galleria: utile in 4nec2) ---RP 0 37 73 1000 0 0 5 5Ignorata dalla galleria: il diagramma di irradiazione lo calcola il generatore del sito.Si apre con xnec2c, 4nec2 o EZNEC.