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lunedì 17 febbraio 2020 ..::  Antenne » T2FD ::..   Login
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The T2FD multiband antenna

 

 

La “T2FD - SQUASHED RHOMBIC”

 

 

 

 

 

Consultando alcuni manuali militari, ho trovato i disegni di questa antenna.

Non avendo trovato nessun riferimento alla Squashed Rhombic sui vari testi a mia disposizione, soprattutto nell'Antenna Book della ARRL, ho pensato che fosse opportuno descriverla ad uso e consumo di tutti quei radioamatori che, come me, hanno ancora la voglia di costruirsi le antenne.

Denominata anche T2FD (Terminated Two Wire Folded Dipole Antenna), si tratta essenzialmente di un dipolo ripiegato terminato che presenta un carico essenzialmente resistivo e costante su tutto il range operativo. Questa caratteristica aperiodica permette alla T2FD di essere considerata un'antenna multibanda (fig. 1).

 

 

 

 

Fu sviluppata negli anni ’50 dalla National Security Agency per venire incontro alla necessità dei militari di avere un’antenna filare a larga banda la cui installazione fosse semplice e veloce.(1). Negli anni ’60 la Squashed Rhombic fu ripresa e, successivamente, analizzata negli anni '70 presso l’Electromagnetic Engineering Office (USACEEIA) dell’U.S. Army  ubicato a Ft. Huachuca, Arizona (2) (Fig.2).

 

 

 

 

 

REALIZZAZIONE PRATICA

 

La versione originale del 1954 prevedeva l’impiego di una resistenza di 650 Ohm come terminazione in quanto l’impedenza di alimentazione richiesta era di 600 ohm bilanciati.

Nel caso si utilizzi una linea di alimentazione da 300 Ohm di impedenza, la resistenza da 650 Ohm va sostituita con una da 390 Ohm; in questo caso, se si inserisce nel punto di alimentazione un trasformatore di impedenza con rapporto 6:1, sarà possibile collegare alla TF2D del normale cavo coassiale da 50 Ohm sbilanciati (fig. 3).

 

 

 

Si tratta dello stesso trasformatore necessario al dipolo alimentato fuori centro già pubblicato in un mio recente articolo(3). La configurazione di seguito descritta è quella da me consigliata per l'uso amatoriale.

Le gamme sulle quali l’antenna può funzionare sono legate da un rapporto 5:1, quindi una T2FD tagliata per una minima frequenza di funzionamento pari a 3,650 MHz, potrà operare al massimo fino a:

3,565 X 5 = 18,250 MHz

 

Tenendo conto di questa relazione, possiamo determinare le misure A e B (vedi fig. 2) in funzione della Minima Frequenza di Funzionamento (MFF) richiesta; a questo scopo si applicheranno le seguenti formule.

  A  = 100 / MFF

 

B  = 3 / MFF

                                                                   MFF espressa in MHz.

 

Per praticità, nella Tabella 1 ho riassunto alcune misure già elaborate per le gamme HF.

 

 

 

 

 

Da questa tabella si nota che a parità di frequenza, la T2FD risulta più corta di un dipolo mezz'onda; infatti, ad esempio, se un dipolo per i 160m deve essere lungo circa 80 metri, una T2FD che copra quella banda (e di conseguenza anche i 3,6 e 7 MHz ) risulterà essere lunga 55,5 metri, con un risparmio di spazio del 33% (un terzo in meno!) e tre gamme a disposizione al posto di una….. un bel vantaggio…no? L'unico "inconveniente" è quello di dover utilizzare 114,2 metri (circa 43% in più) di conduttore per realizzare la T2FD invece degli 80 metri che basterebbero per costruire un dipolo per i 160metri, ma ne vale certo la pena.

La lunghezza della linea di alimentazione non è importante in quanto non risonante.

E’ consigliabile invece l'inserimento lungo il cavo coassiale di discesa di un RF-choke posto nelle immediate vicinanze del trasformatore 6:1. Questo servirà ad eliminare la corrente di modo comune che scorre nella parte esterna della calza e che si genera quando, come in questo caso, si alimenta un sistema di antenna bilanciato mediante una linea sbilanciata. Quando questo avviene, le correnti nelle due metà dell'antenna non sono uguali e la linea di alimentazione re-irradia energia, apportando un alterazione del lobo di irradiazione e facendo giungere RF sino al trasmettitore. Walter Maxwell - W2DU da anni realizza un ottimo RF-choke, facilmente riproducibile e molto efficace, costituito da 50 piccole ferriti toroidali Amidon n° FB-73-2401 inserite su un tratto lungo 25cm di RG-58A. In alternativa, si possono avvolgere 3 metri di RG-58A in 7 spire ben serrate.

La resistenza di terminazione deve essere del tipo non induttivo. La potenza da essa dissipabile deve essere pressappoco la metà di quella applicata; per i classici trasmettitori da 100 W, quindi, la resistenza deve essere da 50W. E’ consigliabile cercare questo componente sui banconi delle fiere o presso i rivenditori surplus. In caso si voglia comporre la terminazione, per ridurre la capacità parassita è bene utilizzare una serie di tre resistori; il valore dei due resistori estremi deve essere identico e compreso tra 1/4 ed 1/3 del totale necessario, quello centrale dovrà avere il valore restante (Esempio: nel caso dei 390 Ohm, i due resistori laterali dovranno essere indicativamente da 120 Ohm mentre il centrale sarà da 150 Ohm). Il complesso di terminazione dovrà essere protetto dagli agenti atmosferici e salvaguardato dagli sforzi meccanici presenti nel punto di inserimento; allo scopo tornerà utile interrompere il conduttore costituente l'antenna mediante interposizione di un isolatore sul quale si scarichi la tensione meccanica.

Le estremità della Squashed Rhombic vanno posizionate e mantenute alla distanza prevista dai calcoli inserendo due dime di eguale lunghezza fissate negli stessi punti dove gli isolatori vengono agganciati ai tiranti (fig.4). L'antenna può essere installata anche in modo obliquo (sloper).

 

 

 

TARATURA

 

Essendo la T2FD un’antenna aperiodica, non vi è la necessità di cercare la giusta lunghezza per ottenere il minimo R.O.S. sulla frequenza centrale come si fa con un dipolo. L’unica cosa che occorre fare è adattare il più possibile l’impedenza di uscita del trasmettitore a quella che l’antenna presenta nel suo punto di alimentazione, inserendo quando necessario un semplice accordatore manuale oppure utilizzando quello ormai presente internamente a quasi tutti i moderni ricetrasmettitori per HF.

Presso il Naval Research Laboratory di San Diego sono state testate diverse T2FD dai 4 ai 22 MHz(4); il R.O.S. tipico riscontrato è compreso tra un minimo di 1.4:1 ed un massimo di 2.6 :1.

 

PRESTAZIONI ed IMPIEGO

 

Le prestazioni di una T2FD, sia in termini di guadagno che di direttività, non differiscono in maniera sostanziale da quelle di un dipolo mezz’onda posto alla stessa altezza dal suolo. In fig. 5 vediamo il pattern verticale sulla gamma di lavoro più bassa di una T2FD orizzontale posta a 1/4 l MFF sopra un terreno ideale (linea scura) e sopra un terreno reale medio (C=0,005 S/m  k=13) (area ombreggiata).

 

 

 

 

 

La T2FD copre facilmente le gamme comprese tra i 3 ed i 12 MHz, ideali per ottenere le riflessioni verticali da parte della ionosfera indispensabili per permettere comunicazioni NVIS (Near Vertical Incidence Skywave(5)). Se questa antenna viene installata ad una distanza dal suolo di 1/8 l o meno della MFF, l'angolo di irradiazione verticale è prossimo ai 90° sulla prima metà del range operativo; questa caratteristica risulta indispensabile per minimizzare la Skip-Zone come richiesto dalla tecnica NVIS.

Concludendo, i vantaggi della T2FD sul dipolo consistono nell’essere multibanda senza bisogno di trappole e nell'essere più corta di esso a parità di frequenza.

Gli svantaggi sono la necessità di un trasformatore 6:1 e di una resistenza da 390 Ohm / 50W.

 

Credo che questa antenna, pensata e sviluppata per applicazioni militari, si presti agevolmente ad un impiego amatoriale fisso o portatile grazie alla sua semplicità ed alle sue prestazioni da non disprezzare.

 

 

Buon divertimento.

 

 

Bibliografia

 

 (1)National Security Agency -“Antenna Handbook for Field Stations” – 1954 – Pg. 22-23

 (2)G. Lane & R. Corry -“Squashed Rhombic or T2FD Antenna” – USACEEIA

 (3)Fabio Bonucci -“Off-Center-Fed Dipole” – RadioKit Settembre 2001

 (4) US Army Engineering Agency (USAEA) -“Starcom HF Antenna Guide”- Pg. 42-45

 (5) Fabio Bonucci -“Near Vertical Incidence Skywave” – RadioKit Febbraio 2002

 

 

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