Boom misto alluminio-materiale isolante

[IK7JWY]

In questo periodo sto utilizzando solo un dipolo rotativo trappolato multibanda per 10-15-20-40m. Sto, tuttavia, pensando rimettere su la OWA dei 15m, senza però togliere il suddetto dipolo. Si pone, dunque, il problema delle mutue interferenze. Ok, potrei mettere il dipolo ruotato di 90 gradi rispetto agli elementi della monobanda (disponendolo in pratica parallelo al boom della monobanda) , ma da simulazioni fatte con vari software NEC, risulta che dovrei distanziare il dipolo almeno 3-4 metri dal boom per evitare che esso risenta della presenza del boom (lungo 11 metri). E comunque non avrei un comportamento ottimale. Siccome sono fissato sotto questo aspetto (motivo per cui sono andato avanti sinora con una monobanda per volta...) starei valutando la fattibilità di tagliare la testa al toro, rendendo il boom della monobanda "trasparente" elettricamente rispetto al dipolo. Come ? Realizzandolo in parte in alluminio (parte centrale, lunghezza circa 3 metri) e parte in materiale isolante (da definirsi..). Oppure tutto alluminio, come ora, ma "spezzato" elettricamente in più punti con giunti isolanti ma di adeguata resistenza meccanica (esistono oggi materiali elettricamente isolanti più resistenti dell'acciaio..) . Prima di ridermi dietro, avete qualche dritta, sia elettrica sia costruttiva, per favore ?

[i4ewh]

Potresti usare dei fogli di teflon per infilare i segmenti del boom di alluminio uno dentro l'altro, però isolati. Ovviamente il boom va sostenuto da tiranti di Bayco o qualcosa del genere.

Paolo I4EWH

[I0XJ]

Ciao Art,
trasformando un problema in una risorsa, ti giro l'idea che poi potrai sviluppare/simulare a tuo gradimento:

la parte centrale in alluminio del boom della Yagi, parallela al dipolo trappolato, potresti farla di circa 5 m (poi avresti 2 "code" di circa 3 m in materiale isolante).
In questo modo avresti uno stack verticale di due dipoli nella gamma dei 10 m, con un po' di guadagno rispetto al dipolo (anche se bilaterale), che non guasta.
Ci saranno delle componenti verticali che puoi gestire variando la distanza di stacking.
Così a prima vista penso che in 20 e 40 m la parte metallica non abbia una grande influenza, in 15 m comunque hai una beam a disposizione.

73 John i0XJ

[i4mfa]

Non ho capito l'idea di i0xj.
Art, se hai fatto simulazioni, hai fatto simulazioni, non discuto (faccio fatica, col mio carattere, ma non discuto).
Di meccanica (e materiali) tu te ne intendi: il momento flettente dovuto alla Fv del vento dovrebbe essere preponderante rispetto al mero peso (controventi no grazie, vedi ii4fgm), dipende dal braccio, se la parte iniziale del braccio (finale del boom) fosse un fiberglass (che ha un Kf superiore del 50% rispetto ad Al) con stesso spessore di Al e diametro 80% (e se parliamo di 50mm spessore 2 ci stiamo alla grande), gia' saresti in eccesso.
Poi che le flessioni elastiche non ti piacciano (sebbene non siano indice, e direi nemmeno motivo, di rottura, a parte i noti - eccessivi - casi) e' tuttaltra cosa.
Siccome faccio fatica a non farlo, discuto: che non ti piaccia inficiare il lobo di una yagi, ok, ma inficiare il lobo di un dipolo con un boom di una yagi??? Fatti una di quelle a gattuccio!!! Ti fai due conti di quanta reattanza ti mette il boom, dai una accorciatina al dipolo e ripassi a 1,3:1 lo SWR che da 1,1:1 ti era balzato a 1,7:1 e utilizzi Al, investendo in un tranquillante (o accordatore se non l'hai) il patrimonio; e semmai ti utilizzi il uVNA per vedere che R+jX hai sul serio e piazzarci un paio di cavi che, anche non in modo ottimale su tutte le bande, ti dia un SWR decente, e cia al tuo SWR ottimo, chissene!
In analoga situazione, verificato con simulazioni che il supporto metallico inficiava sul FtB (stop), io le antenne per il satellitare le ho mantenute sul metallico, e ciao ai puristi del tropo e del contest V/UHF.
Signori, 1,5:1 e' mezzo dB, in HF... uno starnuto!
Poi, vabbe', le cose piace farle bene, ecc. ecc. ma bene, ingegneristicamente parlando, non sempre e' 100/100 (disse quello che si era laureato con 98/100 iniziando a lavorare al secondo anno di ingegneria...)!

[I0XJ]

Un disegno vale più di 1000 parole...
Orientativamente L elementi = -2,57 / 2,57m.
Free space - Art, il ground di casa lo conosci tu.

John i0Xj

[i4mfa]

La prospettiva mi falsa leggermente la comprensione: io vedo "una direttiva che punta verso il (atm+cosmic noise) sole"...
Se cosi' fosse, stante che in 10-15-20-40m non si collegano - solitamente - satelliti, introdurrebbe solo un aumento del noise, similarmennte ad un dipolo posto a lambda quarti sul terreno.
Vedi anche DpP, Campo elettromagnetico ed onde elettromagnetiche.
Dove sto prendendo un granchio???

[I0XJ]

Ciao Marco,
in effetti il granchio, un po' falsato dalla prospettiva, lo prendi sui valori (evidenziati dalla scala a colori) della componente laterale, ortogonale al piano degli elementi dei 10 m, che ha un guadagno "Cremisi" 4,7 dbi (circa 2,56 dB sul dipolo, che non guasta), mentre quella verso l'alto (verde-giallino) vale meno di 2 dBi, cioè non ha guadagno sul dipolo.
Qui è utile la rappresentazione tridimensionale. In quest'altra immagine si vedono meglio i lobi, ma gli elementi sono "di taglio" rispetto al foglio o schermo.

In ogni caso penso che si capisca come sono disposti gli elementi: sotto, il dipolo x i10 m ( considerato fino alle trappole), sopra la parte conduttrice del boom della Yagi x i 15 m, la rappresentazione precedente ne evidenziava la posizione.

C'è un lobo verso il basso più importante, ma non siamo interessati a livelli di noise da moonbounce e si potrebbe sperare che Art riesca a controllare il rumore di casa. Poi l'effetto ground e la distanza possono modificare le componenti verticali.

Ci sono in giro altre parti metalliche delle antenne, che in prima approssimazione credo si possano trascurare.

Caro Art, facci su un pensierino (anche per l'accordatore..)

73 John i0XJ

[i4mfa]

Dove sto prendendo un granchio??? nel post precedente era solo un modo per richiamare la attenzione sulla correttezza della soluzione proposta. Torno sul punto quando ho tempo...

[IK7JWY]

Intanto grazie per i contributi. In questi giorni non sto avendo un attimo di tregua per rispondere adeguatamente, ma leggo i commenti. Dico solo, velocemente, che non sono interessato ad un maggior guadagno in banda 10 metri. Mi interessa solo poter utilizzare senza significativo degrado sia il dipolo , dai 10 ai 40 metri, sia la mono dei 15 metri. Quando dovessi sentire la necessità di maggior guadagno in 10 metri, tolgo via la mono dei 15 e rimetto quella dei 10 (OWA 6 elementi..) , fermo restando il dipolo multibanda. Penso, quindi, che la cosa migliore da fare sia proprio quella di "spezzare" elettricamente il boom (è sempre lo stesso boom su cui monto di volta in volta gli elementi della mono dei 15m, o di quella dei 10m, o di quella dei 20m).

[I0XJ]

Bene Art, ti consiglierei comunque di considerare la soluzione proposta anche ai fini dl verificare il "degrado", come dici tu. Il guadagno (che avevo un po' enfatizzato per vedere cosa poteva uscire) tutto sommato non è molto e andrebbe considerato come bonus. Potrebbe essere anche sacrificato ai fini di avere ad es. un'impedenza compatibile con le tue esigenze.

Per quanto mi riguarda a questo punto inutile approfondire, Avevo visto tempo fa le tue due beam in stack e mi era venuta questa idea. Per curiosità quando risolvi informaci.

73 John i0XJ

[i4mfa]

Art ik7jwy,
penso che mantenere una parte metallica centrale sul boom della yagi che diventa la parte fino alle bobine, farla successivamente diventare isolata (per la yagi) e collegare (sotto, quasi solidalmente) ad essa la parte di dipolo sopra alle bobine, sia una buona idea; materiale e giunti non credo qualcuno ne sappia piu' di te...
Jonh, i0jx, trovo stimolante la tua idea, vediamo di analizzarla per bene.

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Per correttamente analizzare quanto impatti un boom posto sopra ad un dipolo possiamo realizzare un modello ed attuare una simulazione, che deve essere free-space prima, al fine di verificare detto impatto in rapporto alla distanza fra gli elementi, e poi deve - visto che parliamo di HF - tenere conto del contributo riflessivo (6dB) del terreno (perfect-groung, irrilevanti in questo contesto le differenze con un real-ground), naturalmente agli angoli di take-off di interesse.

Consideriamo un dipolo in 10M risonante a 28.5MHz ed un elemento di pari dimensione posto sopra di esso e con esso allineato e valutiamo - sul piano azimutale - G, relativamente alla polarizzazione di interesse ovvero orizzontale, e Z alla frequenza di risonanza: G=2.1dB Z=72 non credo necessiti di essere documentato.
Le considerazioni di i0jx non evidenziano un importante parametro ovvero la distanza di stacking che lui ha impostato, che potremmo assumere, dalla rappresentazione prospettica che lui fornisce, pari a lambda. Infatti se analizziamo il modello con una distanza di stacking di 10X lambda, l'impatto appare nullo: ricordiamoci che in questo tipo di analisi, ovvero analisi free-space, sarebbe un errore di logica non porre theta=0 e phi=90. Quanto sopra in linea con la pratica evidenzia assenza di contributo.
Qualora il secondo elemento fosse alimentato (in opposizione di fase) avremmo due antenne accoppiate, il cui modello evidenzia il classico guadagno di +3dB.
Se mi pongo, come da figura riportata da John i0jx, a lambda di distanza introduco un effetto (Yagi lo ha studiato) che produce, a F minori e maggiori per circa il 5%, un aumento e decremento di G dell'ordine di 1.2dB rispetto a G alla frequenza di risonanza, che poco si discosta rispetto a G=1.6dB alla frequenza considerata (28.5), su cui Z rimane quasi immutata.
Se volessimo verificare questo effetto yagi potremmo porre altri due elementi identicamente spaziati sopra al primo e vedremmo un simile, ma maggiore (2.4dB), aumento e decremento rispetto a G alla frequenza di risonanza, che ulteriormente si discosta rispetto a G=0.3dB alla frequenza considerata (28.5), su cui Z rimane quasi immutata.
Ma uno stacking di 10 metri appare meccanicamente irrealizzabile, quindi analizziamo cosa succede se lo riduco a 0.2 lambda. Vediamo un aumento di questo effetto che produce, sempre a F minori e maggiori, un aumento e decremento di G considerevole rispetto al valore alla frequenza di risonanza, ma con Z che cala nettamente: parliamo di 32ohm ad una frequenza inferiore di circa 1.5% rispetto a quella considerata e quindi sembra che il disturbo vi sia, in linea con i risultati pratici; il valore di G=4.9dB alla frequenza di risonanza (G=2.7dB a 28,5) appare interessante, segnala John i0jx.

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Vediamo ora se il contributo risulta veramente positivo passando alla analisi (perfect-ground, che ci permette di considerare un valore esatto di 6dB del contributo riflessivo, Sommerfeld-Norton, e poco o nulla si discosta dal real-ground) del guadagno per un angolo di take-off di 5 gradi (valori di 15-20 gradi sarebbero assurdi a 28MHz) tipico degli skip ionosferici in HF (MUF3000).
Riportiamo in una tabella i sei casi presentati, evidenziando sia il guadagno ed impedenza alla frequenza di risonanza che alla frequenza (28.5) considerata inizialmente, altezza da terra del dipolo due lambda mezzi.

	Il dipolo da solo. La risonanza sale a 28.8MHz con G 2.0dB e Z 77ohm; a 28.5 abbiamo G 1.8 e Z 75-j11.
	Sovrapponendo un elemento distante 10 lambda nulla cambia. Risuona a 28.8MHz con G 1.9dB e Z 77ohm; a 28.5 abbiamo G 1.7 e Z 75-j11.
	Se avessimo due dipoli distanti 10 lambda le cose sarebbero diverse. Sempre risuonando a 28.8 avremmo G 8.0 e Z 77 ed anche a 28.5 avremmo 8.0 ma con Z 77-j11.
	Nel caso descritto da John i0jx, ovvero con un elemento a distanza lambda, il reale comportamento del sistema peggiora. Alla frequenza di risonanza di 28.8MHz G vale 0.1dB (angolo di take-off considerato: 5 gradi) con Z 80ohm; a 28.5 G 0.7 e Z 78-j13
	Analogo risultato aggiungendo due elementi spaziati lambda.
	La prospettiva mi falsa leggermente la comprensione: io vedo "una direttiva che punta verso il (atm+cosmic noise) sole"... questo intendevo dire. La frequenza di risonanza scende a 28.1MHz, con G -9.2dB (angolo di take-off considerato: 5 gradi) e Z 42ohm; a 28.5 abbiamo G -2.5 e Z54+j27

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In sintesi:
un dipolo a lambda mezzi di altezza evidenzia
G=2.1 free-space Z=72
mentre consideranto l'impatto riflessivo
- G comprensivo di +6dB perfect ground -
G=2.0 @5deg Fx=F+1% Z=77
(@ = angolo di take-off considerato e Fx frequenza di risonanza, F=28MHz)
e se si pone un simile elemento sopra
a 1 lambda di distanza
G=3.2 free-space Z=76
diventa
G=0.1 @5deg Fx=F+1% Z=80
mentre a 0.2 lambda di distanza
G=-6.6 free-space Z=32 Fx=F-1%
diventa
G=-9.2 @5deg Z=42 Fx=F-1%
con
G=-2.5 @5deg Z=54+j27 a F
Quindi il boom impatta SI, ed impatta in modo negativo.
Direi che la teoria conforta la pratica.

[IK7JWY]

oggi ho potuto smanettare un po' con i software. In particolare, ho utilizzato l'app per Excel AutoEZ di AC6LA. Ne abbiamo parlato altre volte qui. Si interfaccia con Excel e con EZNec , automatizzando di brutto parecchie cose che, usando EZnec da solo richiederebbero più tempo. Il modello della mia OWA 5 elementi per i 15m già lo tenevo. Ho trovato, nella cartella delle antenne di MMana , il modello di un dipolo multibanda trappolato, guarda caso anch'esso per 10-15-20-40m. Ho importato i due modelli in AutoEZ , piazzando il dipolo a 2 metri di distanza verticale dal boom della monobanda e infine ho aggiunto oppure tolto il boom della mia OWA per vedere la differenza.
Allego due immagini del modello complessivo, con e senza boom:

Premetto che ignoro se EZnec considera la differenza tra Near Field e Far Field.. Nel nostro caso, le due antenne stanno una all'interno del near field dell'altra. Non so, quindi, se alla fine i risultati del calcolo di EZNec siano in questo caso attendibili. Sono gradite dritte in merito.
Comunque, ho lanciato il calcolo 8 volte, 4 nel caso con boom e 4 nel caso senza boom. Sinceramente mi aspettavo peggio. Allego le immagini per ciascuna banda con e senza boom.
La differenza maggiore , in termini di curva di risposta in frequenza, la vedo in banda 40m, e me l'aspettavo, visto che il boom è lungo 11 metri.. Ma anche così, la cosa non mi incoraggia, perchè il dipolo noto che va alla grande proprio in 40 metri e rischiare di rovinarne il funzionamento per metterci sotto la OWA dei 15m non mi va. Vorrei il dipolo funzionante come ora in 40m e la OWA dei 15m , insomma la moglie ubriaca e la botte piena...

Nei seguenti grafici non fate caso alla frequenza di minimo ROS del dipolo sulle varie bande, non mi interessava quella ma la differenza tra con e senza boom.

Banda 10 metri (a SX con boom, a DX senza boom)


Banda 15 metri (a SX con boom, a DX senza boom)


Banda 20 metri (a SX con boom, a DX senza boom) (è visibile un salto di cui non ho capito il motivo)


Banda 40 metri (a SX con boom , a DX senza boom)

[I0XJ]

Avevo detto che ritenevo inutile approfondire ulteriormente, ma penso comunque l'interesse di averlo stimolato. Dalla simulazione di Art vedo che il dipolo l'ha posizionato sopra (al contrario del mio modello e questo cambia un po' le cose) e tutto sommato è meglio visto che è interessato ai 40 m. Sarei curioso di conoscere a che altezza da terra è previsto.

Vedo anche che in banda 20 m c'è qualcosa che non va anche senza boom, ma forse il modello tratto dalla libreria ha dimensioni diverse rispetto a quello reale.
Per quanto riguarda la spaziatura basta cambiare un numero nel modello. Sempre a scopo di riflessione e a vantaggio anche dei meno esperti allego un'interessante considerazione tratta da un libro di W6SAI (Caso particolare distanza tra gli elementi 0,25 lambda).

Ma sarebbe interessante anche variare la lunghezza della parte metallica del boom e vederne l'effetto sulle varie bande.

John i0XJ

[IK7JWY]

Altezza del dipolo da terra 20 metri (quindi OWA a 18 metri) . Comunque, mi sono accorto poco fa di una non corretta segmentazione del dipolo, da cui dipendeva quel "salto" nella curva dei 20m. Appena posso , ripubblico i diagrammi corretti e quelli di radiazione con e senza boom

[IK7JWY]

Riecco le curve di risposta in frequenza con e senza boom (a SX con boom e a DX senza boom)

Banda 10 metri


Banda 15 metri


Banda 20 metri


Banda 40 metri



Ed ecco anche i diagrammi di radiazione nel piano vertivcale, sempre con boom a SX e senza boom a DX:

Banda 10 metri


Banda 15 metri


Banda 20 metri


Banda 40 metri


Considerazioni: mi pare che ora la situazione sia assai più tranquilla. Nel senso che , si, con il boom qualcosa cambia, ma alla fine non in modo cos' drastico, neanche in banda 40 metri. Almeno, a giudicare dai risultati di questa modellazione.
Per quanto riguarda il ROS, addirittura con il boom , in 10 , 15 e 20m , sembra migliorare, pur se la frequenza di minimo ROS si abbassa un po'. Per quanto riguarda i diagrammi di radiazione, senza boom i minimi del diagramma sono più netti , mentre con il boom il diagramma diventa più "smusssato". Ma tutto sommato non mi sembra malaccio.
Ovviamente mi aspetto le vostre considerazioni