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Nella galleria c'è una nuova Yagi: dieci elementi calcolati con DL6WU e un radiatore ripiegato che si salda al cavo così com'è. Paolo spiega sul suo blog perché ha scelto questa strada e come ha portato l'impedenza a 50 Ω spostando il radiatore di 35 mm.
Una Yagi ha un solo elemento collegato al cavo, il radiatore. Tutti gli altri sono parassiti: pezzi di metallo non collegati a niente che irradiano di nuovo il segnale che ricevono. Dietro il radiatore sta un riflettore, un po' più lungo; davanti, una fila di direttori, un po' più corti. Se lunghezze e distanze sono giuste, ogni elemento sfasa quanto basta perché il segnale si sommi in avanti e si annulli indietro.
Più direttori ci sono, più stretto e più guadagnoso è il fascio. Costa solo lunghezza di boom: a 869 MHz la lunghezza d'onda è di 34,5 cm, e questa Yagi è lunga 74 cm, poco più di due lunghezze d'onda.
Nella galleria c'erano già quattro Yagi di Fabrizio (compresa la LFA a tre elementi) e una a tre elementi di MeshCore ITA. Questa è la più lunga e la più guadagnosa.
La scheda di Paolo contiene il modello NEC derivato dal calcolatore DL6WU. Il riflettore e gli otto direttori sono tondini da 4 mm; il radiatore è un dipolo ripiegato di filo da 1 mm.
| Parte | Misura nel modello |
|---|---|
| Riflettore | 167 mm, in posizione 0 |
| Dipolo ripiegato | 146 × 20 mm, a 34 mm dal riflettore |
| Direttori | 8, da 146 a 134 mm |
| Posizione dell'ultimo direttore | 740 mm dal riflettore |
Le posizioni lungo il boom sono cumulative, a partire dal riflettore. I direttori stanno a 95, 157, 231, 317, 414, 517, 626 e 740 mm: la distanza tra l'uno e l'altro cresce da 62 a 114 mm, perché più si va avanti e meno serve tenerli stretti.
A 869,618 MHz, in spazio libero, la scheda riporta:
Come per le altre antenne direttive, il modello è orientato in orizzontale (elementi lungo x) solo per comodità di descrizione. Per MeshCore l'antenna va montata in verticale, con gli elementi in verticale. Guadagno, ROS e forma del fascio non cambiano; cambia la polarizzazione, che diventa verticale come quella dei nodi.
Rifacendo la simulazione con il file della scheda ho ricavato altri due numeri che la pagina non dà:
Paolo parte dal calcolatore online di 3G-Aerial basato su DL6WU. Non è un dettaglio neutro: il calcolatore chiede il tipo di boom, e sbagliare questa scelta dà un'antenna sbagliata. Paolo ha scelto un boom non conduttivo (legno verniciato o plastica rigida, di sezione quadra da 20 mm) con gli elementi che lo attraversano. Gli altri parametri:
| Parametro | Valore |
|---|---|
| Forma del radiatore | dritto (poi ripiegato, vedi sotto) |
| Frequenza | 869 MHz |
| Elementi | 10 |
| Diametro degli elementi | 4 mm |
| Boom | quadro, 20 mm, dielettrico |
Il calcolatore dà 744 mm di boom e circa 13,9 dBi; la scheda ne simula 14,1 con il radiatore spostato. Ma Paolo mette in guardia: DL6WU non garantisce 50 Ω al radiatore. E una Yagi lunga e ottimizzata a fondo ha un'impedenza più vicina a 30 Ω che a 50.
A 869 MHz fare un adattamento di impedenza, hairpin o gamma match, è difficile: le misure sono millimetriche e un contatto approssimativo toglie resa senza dare nessun segnale. Il ROS può anche risultare perfetto mentre l'antenna rende meno di quanto potrebbe. E il dipolo dritto del calcolatore va montato attraverso il boom, aperto al centro, in modo che le viti non facciano da contatto.
La strada di Paolo è un'altra: un dipolo ripiegato (folded) di filo di rame da 1 mm, un rettangolo chiuso di 146 × 20 mm, a cui si saldano direttamente i capi del coassiale. È molto più semplice da montare. Ma ha un difetto: l'impedenza di un dipolo ripiegato è circa quattro volte quella di uno dritto.
Paolo lo verifica con NEC, nell'ordine:
| Passo | Impedenza | ROS |
|---|---|---|
| Folded come da calcolatore, 4 mm | 143 − j34 Ω | 3,0 |
| Filo da 1 mm | 142 − j53 Ω | 3,3 |
| Lato lungo portato a 150 mm (risonanza) | 163 − j1 Ω | 3,3 |
| Radiatore da 69 a 34 mm dal riflettore, lato di nuovo 146 mm | 52 + j6 Ω | 1,14 |
Il trucco sta nell'ultima riga: avvicinare il radiatore al riflettore abbassa la parte resistiva dell'impedenza. Con una sola modifica geometrica (e riaccorciando il lato) l'impedenza passa da 163 a 52 Ω, senza balun e senza trasformatori.
Con il modello della scheda ho provato a spostare solo il radiatore, lasciando tutto il resto com'è:
| Distanza dal riflettore | Impedenza | ROS |
|---|---|---|
| 34 mm | 51 + j7 Ω | 1,15 |
| 40 mm | 68 + j13 Ω | 1,47 |
| 50 mm | 99 + j10 Ω | 2,01 |
| 69 mm | 146 − j42 Ω | 3,19 |
Sei millimetri spostano il ROS da 1,15 a 1,47. Questa è la ragione per cui Paolo lascia l'ultima messa a punto al NanoVNA: il radiatore si sposta di qualche millimetro in avanti o indietro finché il ROS è minimo.
Paolo dice chiaramente cosa si perde: il diagramma peggiora, in particolare il rapporto avanti/dietro, che rispetto a un modello perfetto cala di circa 10 dB. Il guadagno invece non scende, anzi sembra salire. La banda larga, che di solito è il pregio di una Yagi ottimizzata, a un nodo MeshCore non serve: il canale è uno solo.
Per il nostro uso è un buon compromesso. Un avanti/dietro di 20 dB è più che sufficiente per un collegamento punto-punto, e non c'è nessuna rete di adattamento da costruire a 869 MHz.
Un altro punto, di mestiere: i capi del coassiale vanno saldati al dipolo il più corti possibile e in linea con il dipolo, a formare una T e non una V. Paolo non mette il balun, e sostiene che "statisticamente" non serve: il tema delle correnti sulla calza del cavo lo rimanda a un contributo specifico.
Paolo ha costruito diverse antenne come descritte. Una è stata misurata con il NanoVNA e confrontata con una ground plane tarata alla perfezione: sul campo la Yagi ha dato circa 12 dB in più di RSSI. Il conto torna: 14,1 dBi di guadagno contro i 2,2 dBi della ground plane fanno 11,9 dB.
Il materiale è quello che si trova ovunque:
Per il radiatore non serve nessun foro. Il file del modello è nella scheda e si apre con xnec2c o 4nec2: vedi l'articolo sulle antenne NEC senza Windows.
| Antenna | Elementi | Guadagno | Avanti/dietro | ROS |
|---|---|---|---|---|
| Yagi di Paolo | 10 (boom 740 mm) | 14,1 dBi | 20,1 dB | 1,15 |
| Yagi di Fabrizio | 10 (boom circa 583 mm) | 12,5 dBi | 22,3 dB | 1,82 |
| Yagi LFA 3 elementi | 3 | 8,8 dBi | 15,1 dB | 1,02 |
| Yagi 3 elementi MeshCore ITA | 3 | 8,1 dBi | 5,9 dB | 1,23 |
Il confronto non è del tutto alla pari: la Yagi di Fabrizio è un progetto tedesco a 432 MHz riscalato, con boom metallico e un radiatore da 14 mm, ed è più corta di 16 cm. Ma serve a mettere a fuoco una cosa: i 14 dBi di Paolo non vengono da trucchi di modellazione. Vengono da due lunghezze d'onda di boom e da una taratura molto ben fatta del radiatore.
Con 11,9 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 | 15,1 dBm (32 mW) |
| 1 dB | 16,1 dBm (41 mW) |
| 2 dB | 17,1 dBm (51 mW) |
Un SX1262 si ferma a 22 dBm, quindi qui la potenza va abbassata di 5-7 dB rispetto al massimo. Si perde poco: la portata la dà l'antenna, anche in ricezione, e nessun limite di ERP tocca il guadagno in ricezione.
Una Yagi a 10 elementi con un fascio di 40° è un'antenna da collegamento punto-punto, o da nodo in valle che deve raggiungere l'unica cima da cui si vede la rete. Non copre un quartiere. Per un ripetitore che serve la zona è meglio una collineare o un dipolo. Per un collegamento tra due ripetitori lontani, o per un bersaglio in una direzione sola, è la scelta giusta.
La scheda con vista 3D, grafici e file NEC è nella galleria; il tutorial completo di Paolo, con il calcolo e le foto, è Yagi-Uda 1926-2026 (pubblicato anche su Lora Italia).
Hai una tua antenna? Le istruzioni sono nell'articolo sulla galleria, oppure mandala nel gruppo Telegram MeshCore ITA.
Grazie a Paolo.
