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Effetto suolo, guadagni e perdite Giorgio IK1UWL Gianni I1UWF

Date post: 04-Jan-2016
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Effetto suolo, guadagni e perdite Giorgio IK1UWL Gianni I1UWF. Effetto suolo. Un’antenna è un trasduttore che converte una corrente elettrica a radiofrequenza in un’onda elettromagnetica che viene irradiata nello spazio. Verso dove? - PowerPoint PPT Presentation
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Effetto suolo, guadagni e perdite Giorgio IK1UWL Gianni I1UWF
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Page 1: Effetto suolo, guadagni e perdite Giorgio IK1UWL Gianni I1UWF

Effetto suolo,guadagni e perdite

Giorgio IK1UWLGianni I1UWF

Page 2: Effetto suolo, guadagni e perdite Giorgio IK1UWL Gianni I1UWF

Effetto suolo

• Un’antenna è un trasduttore che converte una corrente elettrica a radiofrequenza in un’onda elettromagnetica che viene irradiata nello spazio. Verso dove?

• L’altezza dell’antenna sul suolo influenza profondamente la direzione dell’irradiazione (nonché l’impedenza).

• Per un’antenna orizzontale si modifica, nel piano verticale, la sola forma del lobo irradiato.

• Per un’antenna verticale si modifica, nel piano verticale, sia la forma del lobo che l’intensità irradiata.

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Tipi di suolo

• Tipo: Cost. dielettrica Conducibilità (S/m)

• Acqua dolce 80 0,001• Acqua salata 81 5,0• Prato, campo 20-13 0,03-0,005• Terreno roccioso 12-14 0,002• Terreno sabbioso 10 0,002• Cittadino 5-3 0,001

• L’onda penetra leggermente nel suolo e viene rifratta (costante )

• In questa fase l’onda rifratta subisce delle perdite (conducibilità)

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Antenne orizzontali

• Il suolo fa da specchio (di modesta qualità).

• L’onda che lo illumina viene:• - in piccola parte assorbita• - il restante è riflesso con fase ruotata di 180°

• Si possono formare uno o più lobi.

• A talune elevazioni si ha guadagno rispetto allo spazio libero (Ground Gain)

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Formule

• =n=2Hsen da cui =arc sen(n/2H)• D=H/tg• Con n semi-intero, raggio diretto e riflesso sono in fase,

quindi si sommano (Ground Gain, fino a 6 dB)

D

Ruotato 180°dopo riflessione

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Non fatevi spaventare dalla trigonometria

• Calcolatrice scientifica

Dopo aver calcolato n/2H,

premere “tasto giallo”,

poi tasto “sin”.

Avete trovato

Dopo aver trovato introducete H,

poi “diviso, tan,=”

Avete trovato D

Una calcolatrice scientifica può essere scaricata (gratis) anche su tablet o smartphone.

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APP per calcolo scientifico

• Non avete una calcolatrice scientifica ma avete un tablet od uno smart-phone?

• Scaricate la APP gratuita RealCalc

• Ha tutte le funzioni necessarie.

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Dipolo banda 40 m, calcolo elevazione lobo

• Un caso semplice: valutare l’effetto suolo in funzione dell’altezza di installazione

• Formule: =arc sen(n/2H), D=H/tg• =42 m

• H (n=0,5)(n=1,5) D 14 m (1/3 ) 48°,6 12 m

• 21 m (1/2 ) 30° 36 m• 31,5 m (3/4 ) 19°,5 89 m• 42 m (1 ) 14°,5 48°,6 162 m

• Che terreno avete a quelle distanze?

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Dipolo banda 40 m, risultati EZNEC

• EZNEC consente la simulazione dell’effetto suolo

• Tipo suolo: Prato, con =13, conduc.=0,005 S/m • In spazio libero: G=2,12 dBi

• H (m) Z() Gmax (dBi) GG (dB) G @ 10°(dBi)• 14 86 6,05 3,93 43° -1,6• 21 66 7,62 5,5 28° 2,72 • 31,5 73 7,36 5,24 18° 5,05• 42 70 7,81 5,69 14° 6,98

La distanza a cui avviene la riflessione non viene mostrata.

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Dipolo 40 m, grafici

• Diagrammi elevazione

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Dipolo 40 m, grafici

• Diagrammi elevazione

Page 12: Effetto suolo, guadagni e perdite Giorgio IK1UWL Gianni I1UWF

Dipolo 40 m, con vista mare

• Casa a mezza costa, 80 m s.l.m., mare dista 300 m• Formule: =arc sen(n/2H), D=H/tg

• n=0,5 =7°,5 D=607 m• n=1,5 =23°,2 D=187 m • N=2,5 =41° D=92 m

• Con EZNEC

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Yagi 12 el. per 2 m

• Yagi 12JXX2, G=14,83 dBi in spazio libero.• Situata ad H=10 m, in campagna.• Formule: =arc sen(n/2H), D=H/tg, =2,08 m

• n D• 0,5 3° 191 m• 1,5 9° 63 m• 2,5 15° 37 m• 3,5 21° 26 m

• La simulazione con EZNEC conferma questi angoli.• G=20,65 dBi GG=5,82 dB

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Antenne verticali a /4

• Il centrale del cavo coassiale si attacca all’antenna.

• La calza va connessa a terra.

• Prima alternativa: picchetto piantato nel suolo.

• Seconda alternativa: radiali• I radiali sono molto efficienti perché rendono il

suolo uno specchio migliore per conducibilità.

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Verticalina 40 m

Adatta per uso portatile, installata su area 7x7 mOttimizzata per medie distanze su terreno medio.Omnidirezionale, non NVIS.Ideale per dx vicino al mare.

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dBi, dBd, dB

• Cosa sono i dBi?• Guadagno in dB, in una direzione, rispetto ad

una sorgente sfericamente uniforme (isotropica).• Un dipolo, nella miglior direzione, ha guadagno

2,1 dBi

Sorgente isotropica (azimut ed elevazione) Dipolo (azimut)

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dBi, dBd, dB

• Può essere più significativo, per l’utente, avere il guadagno di una direttiva rispetto ad un semplice dipolo.

• Questo è il dBd

• dBd = dBi – 2,1

• Una yagi da 7,1 dBi è anche 5 dBd (cioè guadagna 5 dB rispetto ad un dipolo).

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dBi, dBd, dB

• E cos’è il dB?• Definizione: 10*log (rapporto)

• Un dipolo guadagna 1,63 volte rispetto alla sorgente isotropica.• 10*log(1,63)=2,1 dBi

• Una certa yagi guadagna 3,16 volte rispetto al dipolo.• 10*log(3,16)=5 dBd

• Quella yagi guadagna 3,16*1,63 = 5,15 volte rispetto all’isotropica.• 10*log(5,15) = 7,1 dBi • Oppure 5+2,1=7,1 dBi

• Nota: B maiuscolo, dal cognome del Dott. Bell

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Perdite

• Connettore PL: perdita 0,15 dB• Antilog(-0,15/10)=0,966• Da cui: perdita 3,4% del segnale

• RG58: Out Perdita 40 m• 4,1 dB/100m @ 7 MHz 0,69 31%• 7,9 dB/100m @ 28 MHz 0,48 52%• 17,6 dB/100m @ 145 MHz 0,2 80%

• RG213 foam: • 1,7 dB/100m @ 7 MHz 0,86 14%• 3,5 dB/100m @ 28 MHz 0,72 28%• 7,9 dB/100m @ 145 MHz 0,48 52%

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Potenza irradiata• Dipolo 40 m, alto 21 m, su terreno medio. • G=7,62 dBi @ 28° elevazione GG=7,62-2,12=5,5 dB• G=2,72 dBi @ 10° elevazione GG=2,62-2,12=0,6 dB

• Potenza tx: 100 W• 40 m di RG213 foam: 1,7 dB/100m >>> -0,68 dB• 2 connettori PL: -2*0,15=-0,3 dB

• A 28°• Differenza da GG teorico 6 dB: 5,5-6=-0,5 dB (perdite suolo)• Perdite totali -0,68-0,3-0,5=-1,48 dB• Anti-log(-1,48/10)=0,71 • Potenza irradiata 71 W @ 28°

• A 10°• Perdite suolo 0,6-6=-5,4 dB• Perdite totali -0,68-0,3-5,4=-6,38 dB• Anti.log(-6,38/10)=0,23• Potenza irradiata 23 W @ 10°

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Perdite varie nei cavi

• Se in stazione abbiamo 3 cavetti per collegare :

1) radio a lineare

2) lineare a Wattmetro

3 ) wattmetro a deviatore di antenna (a 2-4 posizioni )

e poi il cavo dal deviatore all’ antenna,

ci troviamo con:

8 PL259 x 0,15 dB di perdita cad.  = 1,2 dB, che sommati ai

1,4 dB della perdita del cavo (40 m di RG213 a 28MHz )

danno 1,2 + 1,4= 2,6 dB di attenuazione .

Dei 100 w output della radio ne arrivano in antenna  solo  55w  

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Altra utility di calcolo

• Radioutilitario: raccolta di fogli di calcolo che permette il calcolo delle formule di utilizzo più comune fra i

radioamatori e gli appassionati di elettronica.

• Reperibile su http://www.ari-scandiano.org/, scegliendo “download”.

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Grazie

• Giorgio IK1UWL

• Gianni I1UWF


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