Yagi LFA 5el. 6m - ARI Vittorio Veneto

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Yagi LFA 5 el. per i 6m (50,000-50,150 MHz)
by I3RKE
Progetto per la costruzione di un'antenna Yagi LFA (Loop Fed Array) per i 6m, con boom da 4,9m. L'antenna è composta da elementi direttori e riflettori come le normali Yagi, mentre il radiatore è costituito da un dipolo ripiegato complanare e non ortogonale agli altri elementi, come siamo abituati a vederlo. Per maggiori dettagli sui vantaggi di questa soluzione si faccia riferimento al sito dell'inventore G0KSC, dove si trovano anche molte suggerimenti pratici per la sua realizzazione.

PRESTAZIONI ATTESE
Gain:           11,12dBi @ 50,150MHz
F/B:             19,37dB @ 50,150MHz
Peak Gain:  11,12dBi
Peak F/B:    17,86dB
SWR:           <1,3:1 da 50,000MHz a 50.500MHz

Fig. 1: vista complessiva con le misure costruttive dei vari elementi (disegno non in scala).

MATERIALI
  • 5m di tubo in alluminio quadro 40x40mm (1 verga)
  • 5m di tubo in alluminio tondo Ø13mm (1 verga da 5m o 2 verghe da 2,5m)
  • 12m di tubo in alluminio tondo Ø10mm (2 verghe da 6m o 4 verghe da 3m)
  • 1,2m di piatto in alluminio 100x6mm (per flange fissaggio boom-mast)
  • 4 supporti isolanti x elementi Ø10mm (~1,6 € cad.)
  • 2 blocchetti in plastica x elementi Ø13mm (~1,5 € cad.)
  • 1 blocchetto in metallo x elementi Ø13mm (~1,5 €)
  • 10 rivetti filettati M6 in alluminio (~1 € cad.)
  • 2 fascette strigi tubo Ø13mm inox
  • viteria varia in acciaio inox
  • 1 balun in ferrite (~40 €), o in alternativa formare un choke di 6 spire col cavo di discesa
Fig. 2                                           
COSTRUZIONE
Le distanze tra gli elementi si intendono asse-asse, mentre le lunghezze sono esterno-esterno (fig. 1). La lunghezza nominale degli elementi DE1 e DE2 comprende anche il tratto di raccordo ripiegato ad “U”, che va poi regolato fino a trovare la risonanza a 50 Ohm (fig. 6).
L’alimentazione è al centro dell’elemento DE1, qui i tubi d’allumino sono interrotti a formare un gap di 20mm e vengono avvitati i codini del cavo coassiale di discesa (fig. 3), o alternativamente quelli del balun in ferrite. I due codini (calza e centrale) devo essere di lunghezza minima perché sono parte radiante dell’antenna e vanno isolati e protetti con nastro auto-vulcanizzante. Usare dei capicorda ad occhiello per la connessione a DE1.
I tubi in alluminio che formano DE1 sono fissati da blocchetti plastici avvitati su una piastra in policarbonato (o plexiglass), a sua volta fissata al boom con viti autofilettanti inox Ø4,8x16mm. Da notare il cilindretto plastico (L=100mmin in Delrin preferibilmente, o altro ottimo isolante) inserito all’interno dei tubi in alluminio per irrigidire il punto di alimentazione e la zona di fissaggio.
L’antenna va alimentata tramite un balun 1:1, che può essere realizzato avvolgendo 6 spire del cavo coassiale di discesa su un tubo Ø50mm usato come sagoma (fig. 4), oppure usando uno spezzone di cavo coassiale su cui sono state infilate almeno 10 anelli di ferrite (fig. 3 - foto a destra).
    
Fig. 3: dettagli di fissaggio dell’elemento DE1 sul boom e del punto di alimentazione (soluzione A). Nella foto si può vedere la versione con balun 1:1 realizzato da uno spezzone di cavo coassiale su cui sono stati infilati degli anelli di ferriti (si noti il rigonfiamento della guaina termo-restringente vicino al connettore, a destra).

Fig. 4: versione con "choke" creato avvolgendo 6 spire del cavo coassiale di discesa su un tubo Ø50mm usato come sagoma. Si noti il passaggio del cavo attraverso il boom realizzato il più vicino possibile al punto di alimentazione.

Fig. 5: soluzione alternativa con i blocchetti per DE1 fissati da squadrette in alluminio 40x40x3mm (soluzione B).  

Fig. 6: i raccordi ad “U” che formano il dipolo LFA vanno regolati per ottenere il miglior ROS. Dopo la regolazione bloccare i raccordi con viti autofilettanti o fascette stringi-tubo.

L’elemento DE2 viene fissato al boom mediante un blocchetto in zama (fig. 7). Avere il punto centrale del radiatore equipotenziale con il boom e il mast è utile ad evitare l’accumulo di carica statica. Il riflettore ed i 3 direttori vengono invece fissati al boom con un blocchetto di materiale plastico (fig. 8).
            
Fig. 7: fissaggio DE2 con blocchetto in zama.          Fig. 8: fissaggio di riflettore e direttori con blocchetti plastici.

Per rendere l’antenna trasportabile, il boom può essere convenientemente costruito assemblando 2 spezzoni di tubo 40x40x2mm uniti da un rinforzo concentrico in tubo quadro 35x35x2mm. La giunzione andrebbe posta in corrispondenza della flangia che fissa tra di loro anche boom e mast, usando cavallotti ad U con relative selle. In calce all'articolo trovate il link al disegno con i dettaglio delle flange di fissaggio boom–mast e dei tiranti, così come dell'intera l’antenna.

Fig. 9: vista laterale dell’antenna con i tiranti in fibra tessile per la stabilizzazione meccanica.

SIMULAZIONE in Spazio Libero

Fig. 10: diagramma di radiazione orizzontale.


Fig. 11: diagramma di radiazione verticale.

SIMULAZIONE su terreno reale (pastoral, heavy clay) h=10m


Fig. 12: diagramma di radiazione verticale. Angolo principale di radiazione molto basso (8°).


Fig. 13: SWR
Nota importante per la taratura della risonanza
Siccome normalmente la taratura si esegue ad un’altezza di qualche metro, raggiungibile con una scala o un soppalco, occorre considerare che spostando l’antenna più in alto nella sua posizione definitiva, la risonanza si sposta di qualche KHz più in alto.

CREDITI
Original design of Justin Johnson G0GSK, reworked by I3RKE.
Disegni di IW3HNP Luca.

Leonardo Gardin
I3RKE/AC2OG
gardin.leo@gmail.com


Ultimo aggiornamento 14 Maggio 2020
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