Tecnica

ANTENNE A SVILUPPO VERTICALE :

Principalmente sono di due tipologie:  aperiodiche (canne da pesca ecc.) e risonanti.
Entrambe sono a sviluppo verticale con un radiatore in materiale conduttivo (autoportante o meno) e possono essere monobanda o pluribanda. 
Tutte, in genere, hanno come caratteristica principale una polarizzazione verticale, la omnidirezionalità ed un basso angolo di radiazione.


L'antenna verticale per eccellenza è la Marconi cioè un semidipolo verticale 1/4 d'onda, accordato, che utilizza come contrappeso il piano di terra.
Segue la Ground Plane che con un piano di terra artificiale simula la Marconi, permettendo installazioni non a contatto con il piano di terra.
Abbiamo gia visto nella sezione "Dipolo" che il diametro del conduttore influenza sia la frequenza di risonanza che la larghezza di banda, utilizziamo per il calcolo empirico di un antenna Marconi la costante 72750 (300000/4-3%). Calcoliamo uno stilo 1/4 d'onda per i 20 metri. 72750/14200= m. 5.12 circa, e utilizziamo un conduttore in rame del diametro di 2 mm. lo fissiamo con delle fascettte o nastro adesivo ad un supporto isolato (canna vetroresina, legno o pvc) e lo fissiamo ad un paletto metallico infisso nel terreno ( di media conduttività e diellettrico). Verifichiamo e otterremo una R (resistenza di radiazione) di circa 36 ohm che sono la tipica R di un antenna Marconi (giusto la metà di quella di un dipolo) . La frequenza di risonanza sarà circa 14.200 MHz il R.O.S. di 1:1,02 a 36 ohm (1:1,38 a 50) con una larghezza di banda di +/-200 KHz entro 1:1,3 ( entro 1:1,5 a 50 ohm). Vedi tipico diagramma radiazione con terreno di media conduttività ed un ipotetico terreno perfetto. Il tutto conforme le nostre necessità amatoriali ma, se si vuole, si può adattare in vari modi la R con i 50 ohm tipici del cavo (es. piccola induttanza da 0,8 yH nel punto di alimentazione).
Cosa cambia se innaffiamo il terreno intorno aumentandone la conduttività? Vedremo che la perdita in dBi diventa guadagno e l'angolo di radiazione si abbassa ancora. Certo non si può tenere costantemente bagnato il terreno, per aumentare la conduttività possiamo procedere in due modi: costruire una messa a terra il più efficiente possibile (resitivo) o una rete di fili metallici che la simuli (induttivo).
Un sistema misto è quello utilizzato da molti radioamatori americani: asportano il terreno vegetale per quanto possono (secondo la composizione del terreno e del suo uso) per circa 100 mq., stendono una rete metallica che copre tutta la superficie al centro della quale sarà infisso un palo metallico elettricamente collegato alla rete. Poi coprono il tutto con la terra asportata e  piantano un prato verde, il risultato ottenuto è solitamente molto buono. In questo caso la nostra verticale avrà un guadagno tra 1,5 e 3,5 dBi  ed un angolo di radiazione che si abbasserà in proporzione.
Con dei radiali si avranno dei risultati ugualmente buoni: n.4 lunghi circa 5m. +0,21dBi, n.8 +0,59, 16 +1.2, 32 +2.01, 64 +2.9,
100 +3,4, 200 +4,04, 300 +4,1. Naturalmente dovranno essere disposti in maniera uniforme pena (o vantaggio, se fatto intenzionalmente) una direzionalità verso il punto dove i radiali sono più fitti.
Ground Plane significa piano di terra. Quando la Marconi 1/4 d'onda viene distanziata dal terreno i parametri cambiano rapidissimamente, la R cade drasticamente e la reattanza sale a dismisura, per controbilanciare questa tendenza si dispongono dei radiali (ground plane) che formano un piano di terra fittizzio. La R varierà con il cambiare dell'inclinazione dei radiali rispetto al radiatore da 36 ohm circa se sono a 90° a circa 72 ohm (diventa un Dipolo Verticale) a 180°. Per avere circa 50 ohm l'inclinazione sarà di approssimativamente di 130°.
Vediamo ora cosa succede se variamo l'altezza di installazione dalla quota del terreno di una ground plane  per i 40 metri con 4 radiali (inclinati a 120°). A 5 metri da terra guadagno +0.22dBi (pari a -1,87dBd)  elevazione 22°, a 10 m. +0,4dBi 17°, a 15m. +0.41dBi 14,5° . Naturalmente aumentando il numero dei radiali aumenta il guadagno, ma aumentando l'altezza dal suolo l'angolo di radiazione si innalza infatti a 20 m. si hanno due lobi uno maggiore di +2,1dBi a 47° ed uno secondario di -0,3dBi a 13°. Quest'ultima è un antenna eccellente per i collegamenti a medio/breve distanza ed ancora buona per quelli a lunga distanza.  Al variare della frequenza cambieranno tutti i risultati, in generale le altezze dal suolo intorno al quarto d'onda  sono ottime per il dx e, nelle frequenze dai 20 m. ai 10m. anche quelle da 1 lunghezza d'onda in su. Una G.P. 4 radiali per i 20m. a 30m. dal suolo ha un guadagno di 3,43 dBi ed un angolo di 8°. Una simile per i 10m. a 20m. da terra un guadagno di 4,57 dBi a soli 6,5°. Valide alternative per chi non si può permettere una direttiva.
Vericale risonante accorciata per vari usi (mobile, antenna bande basse) tutte più corte della reale dimensione fisica del 1/4 d'onda.
Le prestazioni di queste antenne calano col diminuire delle dimensioni rispetto alla lunghezza fisica relativa alla frequenza di utilizzo.
Un buon esempio può essere quello delle antenne per uso mobile, lunghe poco più di 1 metro, portate alla risonanza con una induttanza (bobina di carico) posta alla base, al centro o uniformemente distribuita.
Verticale risonanti a 1/2 onda (3/4 o 5/8 sono delle varianti) è un eccellente antenna per il DX non richiede elevazioni dal suolo rilevanti per ottenere un basso angolo di radiazione, non necessita, se non utilizzata al contatto con il terreno di Ground Plane ma, se si vuole per regolarizzare il diagramma di radiazione sul piano orizzontale, una serie di piccoli radiali (5 o più). Vediamo il suo comportamento. Raddoppiamo le misure di cui alla Marconi di cui sopra: 10,24 e poniamola nelle stesse condizioni di partenza saremo costretti ad adattare l'altissima R con un circuito LC nel punto di alimentazione per riportarla a valori accettabili ma ottenendo, rispetto alla 1/4 d'onda un guadagno +1,68dBi (1,38 assoluti) un angolo di radiazione di 16° radiazione omnidirezionale.
Verticale 1/4 d'onda  risonante multigamma sono molto utilizzate e prodotte, funzionano in diversi modi, alcune sono efficienti altre meno. Il sistema più diffuso è quello del circuito LC di blocco (trappole RF), in pratica una induttanza ed un condensatore che bloccano l'RF su una determinata frequenza. L'esempi classico è della 3 bande, 10-15-20m., Hy-Gain la 12 AVQ lunga circa 4 metri (più corta rispetto alla lunghezza fisica di 5 metri circa a causa delle capacità introdotte con le trappole). Ogni trappola blocca l'RF in relazione alla frequenza di lavoro, vedi disegno. E' un buon compromesso se le trappole sono state ben progettate e costruite, in alternativa diviene un pessimo radiatore. Altro sistema è quello della carico lineare tipico delle antenne GAP che sono alimentate non alla base ma ad una certa altezza per aumentare la R. Oppure miste come la serie "R" della Cushcraft .
Verticale aperiodica, da qualche tempo molto utilizzata intensivamente nella forma "Canna da Pesca" non risuona su una banda particolare e l'impedenza viene adattata con un UNUN (adattatore sbilanciato normalmente 4:1 o 6:1) e poco impegnativa in tutti sensi, la resa non eccellente (sopratutto se si intende coprire un ampio spettro di frequenze) in particolare sulle frequenze più alte .
Può essere utilizzata come antenna d'emergenza o se non si può installare altro. Richiede un ottimo accordatore d'antenna inducendo oltre che un disadattamento della R (rispetto ai consueti cavi coassiali) una notevole reattanza jX. Se installata lontano dal piano di terra richiede, per una buona resa di un sistema ground Plane con un buon numero di radiali. I diagrammi di radiazione sono molto variabili e quindi una regola generale non è attendibile e va esaminato caso per caso.
Accoppiamento Verticali 1/4. Per aumentare le prestazioni si possono accoppiare 2 o più verticali in vari modi secondo il tipo di radiazione che si desidera. Un esempio tipico e quello di 2 verticali  (collegate brod-side o end-fire o fase) che consentono una direttività o bidirettività a seconda di come vengono collegate tra loro.
Collineare, è un antenna composta di antenne verticali, una sopra l'altra ed accoppiate tra loro con vari metodi, il diagramma di radiazione orizzontale è di solito omnidirezionale, quello verticale diventa sempre più basso di elevazione con l'aumentare degli elementi e del guadagno conseguente. Sono utilizzate (visto le dimensioni) principalmente dalle VHF in su. Un esempio tipico è la Diamond X-510, bibanda vhf-uhf, 3 elem. a 5/8 d'onda vhf e 8 elem. 5/8 uhf. Possono essere monobanda, bibanda, tribanda.
L'ho fatta lunga come al solito. Spero, dopo questo riepilogo, non vi sia venuta voglia di chiudere tutto ed andare a fare una passeggiata. Nel caso invece siate arrivati fino a quì, siete degli stoici e vi ringrazio per l'attenzione.
73 de  Antonio IS0EBO

******* Articolo in stato di edit, i link non funzionano ancora correttamente.... *********