Confronti tra dipolo rotativo orizzontale e dipolo rotativo a V

[IK7JWY]

Qualcuno ha fatto delle simulazioni NEC per confrontare il solido di radiazione di un dipolo rotativo orizzontale e uno a V (vedasi immagini allegate prese da prodotti commerciali).
Da quello che ho letto in giro, ma che non ho verificato con una simulazione NEC ad hoc (da qui la domanda), il solido di radiazione del dipolo a V ha lobi principali meno pronunciati, in partica è più omnidirezionale del dipolo classico. Intuitivamente direi che è normale che sia così, considerato che i bracci non sono orizzontali ed allineati , ma inclinati. Quindi abbiamo anche una componente verticale, oltre che orizzontale.

[i4mfa]

Re: Confronti tra dipolo rotativo orizzontale e dipolo rotativo a V

Qualcuno ha fatto delle simulazioni NEC ... abbiamo anche una componente verticale, oltre che orizzontale.

Si.
Devi considerare la componente orizzontale se intendi utilizzare la antenna per rifrazione ionosferica; alternativamente dovresti considerare la differente attenuazione della componente verticale (che non diventa certo orizzontale alla prima rifrazione solo per farci un favore!) in caso di skip multipli nell'ambito del computo della attenuazione totale.
[supposto che parliamo di HF, meglio ancora la parte alta di esse]
Spero di essere stato chiaro...

[i7phh]

Visto che si parla di confronti, io non mi sono limitato alla simulazione, ma ho voluto verificare cosa avviene sul campo e questi sono i risultanti dalle mie esperienze pratiche derivanti da diverse sessioni di confronto o comparazione tra le due antenne in tempo reale sullo stesso segnale, eseguite con le due antenne (quelle che Arturo ha pubblicato in foto) poste a 10m circa dal terreno, cavi gemelli, e supporti distanziati di circa 25m nello stesso sito. I test sono stati ripetuti invertendo le due antenne sui due supporti dopo qualche tempo ed inoltre una terza antenna verticale usata come antenna di riferimento. Stazione radiofaro posta a 1000m circa a vista. Naturalmente sono test relativi, nel senso che basta variare l'altezza dal suolo per ottenere skip diversi nel lobo verticale.
Il rilievo del lobo di radiazione orizzontale di un dipolo a V posto a quasi 10m dal terreno, presenta una forma leggermente ovoidale, con un rapporto fronte-fianco di circa 3dB mente il dipolo aperto presenta il classico lobo con un F/B di circa 15-20dB, nell'utilizzo pratico questo significa una maggiore omnidirezionalità del dipolo a V e una polarizzazione mista. In termini di guadagno ho notato una differenza media di 1 punto S a favore del dipolo a V e naturalmente una minore necessità di usare un rotore per direzionarlo, al contrario del classico dipolo aperto.
Nel contesto e con l'occasione, è stato fatto anche un confronto comparativo con il classico dipolo filare a V invertita dove ho constatato una perdita di circa un punto S sul dipolo orizzontale e circa 2 punti S sul dipolo a V. Tale prova è stata eseguita in diversi siti ed ha dato sempre la stessa risultanza.....

73 de i7phh

[i4mfa]

Le misure, o cosa avviene sul campo come qui le chiama i7phh, debbono sempre seguire la matematica e la fisica su cui si basa il fenomeno, altrimenti... qualcosa tocca. E visto che parliano di misure attuate professionalmente, mi permetto qui ti citare, a beneficio di chi fosse interessato a conoscere una pesona molto competente imho in questo campo, IZ2UUF Davide.
I modelli che si realizzano per i programmi di simulazione seguono la matematica e la fisica su cui si basa il fenomeno ma debbono essere implementati con la massima professionalita', altrimenti... qualcosa tocca anche qui.
Premesso quanto sopra, allego documentazione atta a parzialmente confortare le misure esposte da i7phh:

Non so se la ho allegata correttamente, comunque il testo la chiarisce.
Ad 1 Km di distanza, ad una altezza di 10m, il valore del campo E (mV/m) prodotto da un dipolo a V risulta tre volte superiore a quello prodotto da un dipolo classico. Questo rapporto indica +10dB a favore del primo e conforta la affermazione di i7phh: 1 punto S.
Non essendo stata dettagliata la modalita' di misura, nella ipotesi in cui ci si basasse sulle tacche di un S-meter di uno Yaesu FT1000 (a puro titolo di esempio per spiegare quanto segue), che sono quattro fra S7 e S9, matematicamente (teoria delle misure) un S8 ed un S9 differiscono si' di 1 punto S ma, essendo la precisione dello strumento di (due tacche = 1S) una tacca, dire che siano fra i 3dB ed i 9dB - valore molto prossimo a 10dB - risulta maggiormente corretto. Quindi SI, ad 1Km di distanza il dipolo a V appare maggiormente performante.
I dati sono quelli delle due immagini sul lato destro della figura, mentre a sinistra appaiono i valori ad 85 gradi (lato) ed al centro il valore in gradi che il dipolo come inclinazione deve presentare per avere lo stesso valore di campo E del dipolo a V: 76 gradi.
Quindi quando i7phh scrive una maggiore omnidirezionalità del dipolo a V questo appare dimostrato: sebbene entrambe le antenne, a meno di effetti di scattering del terreno non impostati sul modello, presentino un null a 90 gradi, il dipolo (immagini in basso nella figura) presenta sul lato valori E minori del dipolo a V per angolazioni superiori ai 76 gradi, contro gli 85 di quest'ultimo.
Mi pare che questo rispecchi la considerazione di i7phh sul fatto che il buco del dipolo a V sia inferiore (10 gradi contro 28 gradi) a quello del dipolo. Poi che questo buco non si chiami F/B, che si dica azimutale e non orizzontale il lobo di radiazione... colpa del dito.

Ma...

Arrivano i ma. Non parlo di come piffero puo' i7phh affermare di aver rilevato la polarizzazione mista di una antenna a polarizzazione orizzontale (il fatto che i bracci abbiano una componente geometrica verticale, essendo la stessa speculare rispetto al feed, NON produce polarizzazione verticale nel campo em generato ma anzi la ANNULLA), ma del fatto che - come spesso capita a molti di noi - tutto l'esperimento e' inutile e fuorviante, in quanto a distanze cosi' basse (1Km) le componenti zenitali del campo em che entrano in gioco sono quelle aventi angoli di take-off ben inferiori al mezzo grado (fatevi due conti...), oggetto di fortissima attenuazione allorquando la nostra attenzione si sposta alla riflessione ionosferica (mezzo grado inizia a subire attenuazioni similari al knife-edge a circa 55Km).
Non potendo mandare la antenna radiofaro a 300Km di altezza e 1500Km di distanza (e nemmeno a 3000m/15Km), qui un corretto modello che presenti i valori che le leggi fisiche forniscono diventa utile!

Non so se la ho allegata correttamente, comunque il testo la chiarisce.
Nella parte alta della figura le due immagini, a destra il dipolo a V, evidenziano a 5 gradi di take-off un maggior guadagno di 0.8dB a favore di quest'ultimo, che si riduce lievemente (0,7dB) per le componenti delle onda em aventi angolo di take-off di 10 gradi; le prime ci permettono di coprire distanze di 3000Km, le seconde di 2200Km. Le componenti con angoli di take-off superiori, che generano skip a minore distanza, non sono state considerate, sia per l'interesse pratico sia per il fatto che, alle frequenze in oggetto, facilmente non avremmo rifrazione (la onda em attraversa la ionosfera). Quanto sopra in 20M, altezza punto di alimentazione 10m.

Ne consegue che facciamo tutta questa fatica e mettiamo in piedi un sistema meccanicamente debole per meno di un dB?

Assolutamente no, MEZZO dB: il modello presentato prevede la base del dipolo a V alla stessa altezza del dipolo e quindi... bara: e' pur vero che il punto di alimentazione di trova alla stessa altezza, ma tutta la antenna si trova - come dimostra il lobo di radiazione zenitale, che presenta un lobo verso l'alto, ed il sole, pronunciato - ad una altezza superiore, e ben sappiamo che alzando la antenna ne aumentiamo il guadagno ai bassi angoli di take-off. Da qui la battuta, tecnicamente motivata, sul calo da 0.7-0.8 a 0.5.

Quindi, SI, il dipolo a V e' - ma solo ad angoli non bassi - maggiormente omnidirezionale, ma non ha certo 6dB - o 10dB - di guadagno (per un utilizzo radiantistico / DX, non parlo di qso in CB fra Cento e Ferrara) e soprattutto non ha componenti em a polarizzazione verticale: mo che, scherziamo?
Le componenti verticali di una onda em ci interessano poco, la omnidirezionalita' verso la Ucraina e la Turchia (mi scuso coi colleghi radioamatori di quei paesi, non e' razzismo ma voglia di DX) pure... direi che una bella - e maggiormente costosa - yagi orizzontale sia da preferire.

[IZ5CML]

Io credo che una delle ragioni per cui alcuni OM preferiscono il dipolo rotativo a V, detto anche c o r n u t a, termine davvero spiacevole, sia anche per il minore raggio di rotazione, soprattutto se parliamo di antenne che fanno anche i 40m, certo.. non cambia tantissimo, ma per molte installazioni cittadine, dove si combatte per il centimetro, credo che possa fare la differenza ecco.