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Moxon ripiegabile per attività SOTA, banda 2m (144,000-144,800 MHz)
by IW3HNP
Gain: 11,03dBi @ 144,300MHz
F/B: 20,98dB @ 144,300MHz
SWR: 1,12:1 a 144,300MHz
Fig. 1: schema antenna.
La Moxon è un'antenna direttiva piuttosto compatta, caratterizzata da un modesto guadagno ma con un elevato rapporto avanti-indietro (il più alto riscontrabile in un'antenne a due elementi). La si può immaginare come una Yagi a 2 elementi con le estremità di radiatore e riflettore ripiegate fra di loro (fig. 1). Presenta un'impedenza caratteristica di 50 Ohm e non necessita di particolari sistemi di adattamento (basta il solito balun 1:1 che agisce da simmetrizzatore), anche la larghezza di banda è buona. Le sue dimensioni sono circa il 75% di una normale Yagi, di conseguenza il guadagno risulta inferiore rispetto a quest'ultima, ma coloro che svolgono attività SOTA (Summits On The Air) possono apprezzare la miglior trasportabilità e la rapidità di messa in opera.
Fig. 2: l'antenna si ripiega su se stessa per il trasporto.
Le dimensioni sono state calcolate con l'ottimo programma di Dan Maguire AC6LA (Moxon Rectangle Generator), che fornisce anche un modello in formato EZNEC. Questo mi ha permesso di approfittare dell'esperienza di Leo I3RKE con tale programma per chiedergli di eseguire un ottimizzazione dell'antenna nelle condizioni tipiche di utilizzo, cioè con altezza da terra di circa 1,2m. Non vi nascondo la piacevole sorpresa quando Leo mi ha comunicato i risultati delle simulazioni, l'antenna in queste condizioni presenta infatti un guadagno di circa 11 dBi rispetto al dipolo isotropico (circa 8 dB rispetto al dipolo mezz'onda), un impedenza pressoché costante per l'intera banda (fig. 4) e un lobo di radiazione abbastanza pulito (fig. 6), anche se con un angolo non proprio basso (23°).
Fig. 3: vista spaziale dell'antenna con la distribuzione delle correnti RF.
Fig. 4: grafico SWR, per apprezzare la variazione d'impedenza la banda è stata ampliata fino a 5 MHz.
Fig. 5: diagramma di radiazione orizzontale, si vede l'ottimo rapporto fronte/retro e l'ampio angolo di radiazione.
Fig. 6: diagramma di radiazione verticale con antenna posta a 1,2m dal terreno, il lobo principale ha un angolo di 23°
Fig. 7: diagramma di radiazione verticale con antenna posta a 2,2m dal terreno, il lobo principale si abbassa a 13°, ma si crea un lobo secondario a 45° attenuato di soli 3dB.
COSTRUZIONE
Fig. 8: vista complessiva con misure costruttive.
La costruzione presenta un grado di difficoltà medio, dove la precisione degli accoppiamenti serve più che altro a garantire che l'antenna si ripieghi su sé stessa in modo simmetrico e con movimenti fluidi. Per i dettagli rimando ai vari disegni e immagini che valgono più di mille parole. Un nota merita però di essere fatta sui capicorda ad occhiello, inizialmente avevo pensato di usare la versione da 16mmq, che ha un colletto con diametro interno da 5,6mm, ma non avendo una pinza adatta a crimpare il capicorda ho optato per la versione da 10mmq, che ha il diametro interno da 4,6mm. Ovviamente questo comporta il dover ridurre la sezione terminale degli elementi con una smerigliatrice, ma mi ha permesso di ottenere un accoppiamento più saldo, oltre che di poter usare la stessa pinza usata normalmente per crimpare PL e BNC. Attenzione che con la sezione dei capicorda varia anche la loro lunghezza, perciò si devono tagliare gli elementi sulla base del modello scelto (le misure fornite si riferiscono all'asse di snodo). Un'altra nota riguarda i tubetti in plastica rigida da usare per unire tra loro l'estremità ripiegate degli elementi, non avendo il tempo per fare le cose come si deve, ho cercato qualcosa di già pronto nei vari "brico", fino a che mi sono imbattuto in un profilo a "C" in PVC che si adatta abbastanza allo scopo, anche se penso lo sostituirò con un tondino in Nylon forato alle estremità appena mi sarà possibile. Qualsiasi soluzione decidiate di adottare l'importante è che il materiale usato sia sufficientemente rigido e che vi permetta di bloccare in posizione gli elementi.
L’antenna va alimentata tramite un balun 1:1 che agisce come simmetrizzatore e che può essere semplicemente realizzato avvolgendo 7 spire del cavo coassiale di discesa sul tubo che costituisce il boom. Il ROS è risultato subito contenuto e non si è resa necessaria alcuna regolazione.
Fig. 9 la lunghezza dei tondini è da calcolare in funzione dei terminali utilizzati, le misure indicate in fig. 8 sono riferite al centro degli occhielli (assi di snodo).
Fig. 10 si noti che una coppia di elementi (radiatore) ha i terminali ruotati di 180° rispetto a quelli dell'estremità opposta.
Fig. 11 uno degli snodi angolari che consentono all'antenna di essere ripiegata.
Fig. 12 esploso dello snodo angolare, si noti la rondella elastica (tipo groover) ed il dado autobloccante che servono per ottenere una connessione stabile ed un movimento fluido, pur senza serrare completamente l'assieme.
Fig. 13 vista del boom con il sistema di fissaggio delle piastrine in plexiglass su cui sono imperniati gli elementi, si noti il balun costituito dallo stesso cavo di alimentazione avvolto per circa 7 spire sul boom.
Fig. 14 fissaggio degli elementi costituenti il direttore ai relativi snodi, dove viene collegato anche il cavo di alimentazione.
Fig. 15 esploso dello snodo di alimentazione, si noti che il cavo viene saldamente bloccado alla piastra in plexiglass col primo dado, mentre la rondella elastica (tipo groover) ed il dado autobloccante consentono un movimento fluido e stabile degli elementi radianti, pur senza serrare completamente l'assieme.
Fig. 16 fissaggio degli elementi costituenti il riflettore ai relativi snodi, si noti il piatto in alluminio che garantisce la continuità elettrica.
Fig. 17 esploso dello snodo del riflettore, si noti la presenza del piatto d'alluminio sopra la piastra in plexiglass. La rondella elastica (tipo groover) ed il dado autobloccante servono per ottenere una connessione stabile ed un movimento fluido, pur senza serrare completamente l'assieme.
Fig. 18 antenna ultimata
Fig. 19 se la costruzione è sufficientemente precisa, l'antenna si ripiegherà su se stessa in modo simmetrico.
Fig.20 per ottenere una costruzione geometrica precisa, si consiglia di regolare la posizione delle piastrine prima di eseguire i fori sul boom (visto che le viti di fissaggio delle clip sporgono leggermente, andranno ad infilarsi nei fori del boom bloccando le piastrine nella posizione voluta).
MATERIALI
Per realizzare l'antenna servono:
- 2m tondino alluminio Ø5mm
- 0,5m tubo rigido in PVC Ø25mm per impianti elettrici
- 12 capicorda ad occhiello per conduttori da 10mmq o 16mmq con foro per vite M6 (codice Cembre A2-M6 o A3-M6)
- 4 clip a scatto per tubo rigido in PVC Ø25mm
- 2 cilindretti di nylon con foro interno Ø5mm (oppure altra plastica rigida, no gomma)
- ritaglio di plexiglass sp. 3mm
- viteria varia in acciaio inox
- 2m di cavo RG58 (intestato con capicorda M6 da un lato e connettore coassiale dall'altro)
Per realizzare anche il palo di supporto coi relativi dispositivi di fissaggio servono:
- 1,5m tubo rigido in PVC Ø25mm per impianti elettrici
- 12 clip a scatto per tubo rigido in PVC Ø25mm
- 1 manicotto di raccordo per tubo rigido in PVC Ø25mm
PALO DI SUPPORTO
Il palo di supporto è costituito da due sezioni di tubo rigido in PVC Ø25mm lunghe quanto l'antenna (660mm) che andranno unita da un manicotto di raccordo, mentre la connessione tra boom e palo è realizzata da 4 clip a scatto fissate su una piastrina in plexiglas e ruotate di 90° fra di loro (fig. 21 destra). Per il trasporto, il palo verrà bloccato al boom dell'antenna (ripiegata) con quattro coppie di clip (unite fra loro di "schiena" con viti M4) ed un elastico aiuterà, come ben si può vedere in fig. 22. Giusto per dare un'idea dei pesi ingioco, la configurazione antenna+palo mostrata in fig. 22 pesa 670g, mentre la sola antenna pesa 370g.
Fig. 21 palo di supporto completo dei vari elementi di fissaggio.
Fig. 22 antenna ripiegata a cui è fissato il palo di supporto per il trasporto.
Fig. 23 antenna e palo fissati allo zaino durante il trasporto (sinistra), stazione montata ed operativa (destra).
Ho provato l'antenna in qualche escursione sulle dolomiti e visti i promettenti risultati l'ho poi impiegata nel 13° QRP SOTA Italia Day del 20 settembre scorso. Per l'occasione avevo attivato il Monte Lastroni (referenza VE-083) a 2.449m slm nella zona di Sappada. Nonostante il setup minimale (e soli 2,5 W) sono comunque riuscito a collegare la zona 8 (QRB di 597 km). Ma la cosa per me più sorprendente è stata la capacità dell'antenna di attenuare i segnali posteriori. Quel giorno infatti c'era molto bailame in frequenza per via della concomitanza con un costest sloveno ed erano parecchi i segnali oltre S9, così come gli sblateri, ma orientando opportunamente l'antenna riuscivo sempre ad attenuare i disturbi adiacenti così da ascoltare anche i segnali più bassi e completare così qualche buon collegamento. Grazie poi al fatto che la zona 1 era fuori gioco per via delle avverse condizioni meteo sono anche riuscito a piazzarmi nella top ten :))
CREDITI
Design ispirato ad una realizzazione trovata in internet qui.
Ottimizzatione e diagrammi EZNEC eseguiti da I3RKE Leo.
73 de IW3HNP, Luca
Ultimo aggiornamento 21 Novembre 2020