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Paolo ha caricato nella galleria la biquad che aveva usato come esempio nel suo tutorial su EZNEC, e sul suo blog spiega passo per passo come costruirla e tararla con il NanoVNA.
Una biquad sono due anelli quadrati di filo, ognuno lungo circa una lunghezza d'onda di perimetro, uniti al centro come un "8" coricato. Il cavo si collega nel punto in cui i due quadrati si toccano. Da sola irradia sia avanti sia indietro. Con una piastra metallica dietro, a pochi centimetri, l'energia che andrebbe all'indietro viene riflessa in avanti e l'antenna diventa direttiva.
È un progetto classico del Wi-Fi fai-da-te a 2,4 GHz. A 869 MHz le misure crescono, ma restano da scrivania: un lato di circa 8,5 cm e una piastra di 30 × 20 cm.
La scheda di Paolo contiene il file NEC esportato da 4nec2. Le parti sono queste:
| Parte | Misura nel modello |
|---|---|
| Lato dei quadrati | 84 mm, filo di rame da 2 mm |
| Punto di alimentazione | tratto verticale di 9 mm al centro |
| Riflettore | griglia di 350 × 262 mm, maglia da 29 mm |
| Distanza radiatore–riflettore | 35 mm |
I quadrati sono ruotati di 45°, a rombo, e il punto di alimentazione è verticale. Per questo la polarizzazione risulta verticale, la stessa di quasi tutti i nodi MeshCore. Paolo insiste sullo stesso punto nell'articolo: i capi del coassiale vanno orientati in verticale, perché "fa tutta la differenza di questo mondo". Ruotata di 90°, l'antenna parlerebbe in polarizzazione orizzontale, e verso un nodo verticale si perderebbero molti dB.
Il riflettore è una griglia di fili perché NEC-2 descrive solo fili, non superfici. Una maglia di 29 mm, circa un dodicesimo della lunghezza d'onda, a questa frequenza si comporta come una lastra piena.
A 869,618 MHz, in spazio libero:
La parte più interessante sta nell'articolo Biquad alla griglia. Paolo racconta un prototipo vero, misurato con il NanoVNA, con tutti gli aggiustamenti del caso.
Il materiale è poco:
Paolo ha piegato i quadrati con 85 mm di lato, apposta un po' lunghi. La prima misura gli ha dato torto: a 869 MHz c'erano troppa resistenza e reattanza induttiva, cioè un'antenna troppo lunga. Ha dovuto accorciare quasi un centimetro per elemento, tagliando 5 mm alle estremità e risaldando. Poi, girando i dadi sulla barra, ha regolato la distanza dalla piastra fino a un ROS "praticamente perfetto". La distanza finale è di 40 mm, non i 35 del modello.
| Modello | Prototipo | |
|---|---|---|
| Lato | 84 mm | 85 mm, poi accorciato |
| Distanza dalla piastra | 35 mm | 40 mm |
| Riflettore | griglia 350 × 262 mm | piastra piena di alluminio |
Le differenze non devono stupire. Il modello è in spazio libero, senza barra filettata, senza coassiale, senza nastro e senza staffa, e con un riflettore di forma diversa. La distanza dalla piastra cambia molto l'impedenza della biquad, ed è per questo che la barra filettata funziona così bene come regolazione. Tra il modello che chiede di allungare e il prototipo che ha chiesto di accorciare, ha ragione il NanoVNA.
È la lezione di tutta la galleria: il simulatore dice com'è fatta l'antenna e da dove partire, la taratura si fa sull'antenna montata.
Con 7,6 dBd di guadagno questa antenna va sul nodo a potenza ridotta. Il preset italiano consente 27 dBm ERP (500 mW, vedi la normativa):
| Perdita nel cavo | TX massima |
|---|---|
| 0 dB | 19,4 dBm (87 mW) |
| 1 dB | 20,4 dBm (109 mW) |
| 2 dB | 21,4 dBm (137 mW) |
Un SX1262 al massimo arriva a 22 dBm, cioè oltre il limite con qualunque cavo corto. Con questa antenna la potenza sul nodo va abbassata. Il guadagno non si perde: la portata la dà l'antenna, anche in ricezione, che nessun limite di ERP tocca.
Una direttiva con 18 dB avanti/dietro non serve a coprire un quartiere. È fatta per un collegamento punto-punto: un ripetitore che deve raggiungere un altro ripetitore lontano, oppure un nodo in valle che deve puntare verso l'unica cima da cui si vede la rete. Rispetto a una Yagi della stessa resa è molto più corta, e la piastra posteriore protegge anche dai disturbi che arrivano da dietro.
Paolo stesso considera questo un prototipo. Accorciando i lati, i quadrati sono venuti un po' storti, e per una versione definitiva propone due idee: un modo più pulito per tagliare gli elementi, oppure anelli circolari, più belli da vedere, con dimensioni ancora da verificare. Suggerisce anche di fissare il radiatore con una colata di resina e due supporti laterali isolanti, al posto del nastro autoagglomerante della prova.
La scheda con la vista 3D, i grafici di ROS e impedenza e il file NEC spiegato riga per riga è qui: Biquad con riflettore. La teoria e l'uso di EZNEC sono nel tutorial di Paolo, EZNEC, chi era costui (2); per gli strumenti open source equivalenti c'è il nostro articolo sulle antenne NEC senza Windows.
Hai una tua antenna? Le istruzioni sono nell'articolo sulla galleria, oppure mandala nel gruppo Telegram MeshCore ITA.
Grazie a Paolo.
