Accoppiare quattro antenne

[mastrocamillo]

Nel caso volessimo accoppiare 4 antenne usando 4 cavi a 75 Ohm, come si deve fare per adattare l'impedenza finale?
Leggendo qua e la ho visto( su un vecchio libro tedesco di antenne) che bisogna collegare due antenne unendo i rispettivi fili, e da qui unire uno spezzone di cavo a 50 Ohm ( lunghezza a seconda del canale), lo stesso per le altre due antenne, poi unire i due cavi a 50 Ohm tra loro, e da qui unire un altro spezzone da 50 Ohm ( della stessa lunghezza degli altri due) da cui verra attaccato
il cavo da 75 Ohm che andra' eventualmente al miscelatore,e' giusto?
Mi e' venuto il dubbio guardando (in rete) un vecchio accoppiatore della Kathrein per 4 antenne, dove all'interno ci stavano solamente due cavi a 50 Ohm, cioe' senza l'ultimo spezzone che univa gli altri due spazzoni da 50 Ohm e da qui andava attaccato il classico cavo da 75 Ohm.
Quale dei due collegamenti e' quello giusto?
Spero di essere stato chiaro nella spiegazione, e chiedo agli esperti del forum un chiarimento.

 

[Flash54]

La nostra enciclopedia vivente è senzaltro Tuner; per quanto mi riguarda, a malapena, ricordo come accoppiarne 2, di antenne.

La curiosità, però, è tanta; cosa devi farci?

Tschüss

 

[mastrocamillo]

La nostra enciclopedia vivente è senzaltro Tuner; per quanto mi riguarda, a malapena, ricordo come accoppiarne 2, di antenne.

La curiosità, però, è tanta; cosa devi farci?

Tschüss

Mi sono procurato quattro Hirschmann fesa 817 K 21/48,antenne fantastiche,lunghezza ca. 2,90 M guadagno max intorno al K48 17 DBd (non DBi) voglio fare qualche esperimento per ricevere i Mux Rai 26-30 e 40 da un ripetitore ostico ( appena torno in Italia) piu' che altro per divertimento,mi dispiace di non aver trovato le Wisi EZ 74 K 21-40 che sarebbero state perfette per il mio esperimento, sono lunghe 3,90 M ed hanno un guadagno di 17,5 DBd sul K 40, non oso immaginare la direttivita' di queste ultime accoppiandole affiancate, so che accoppiare antenne a larga banda ( questa non e' proprio larghissima) non e' proprio conveniente ma pero' tentare non nuoce.
Tuner e' un vero esperto in queste cose, lui mi aiuto' anche diversi anni fa quando accoppiai due VHF per agganciare l'allora canale 6 dove c'era il Mux A della Rai.

 

[Tuner]

Personalmente, collegherei le antenne in parallelo (brutalmente) usando 4 cavi di identica lunghezza, con linee coassiali a dielettrico compatto (tipo RG59) in modo che sia più stabile il fattore di velocità.

A questo punto (letteralmente in quel punto), ti ritroverai con un'impedenza nominale di 18,75 Ohm.

Con un unun (non un balun), cioè un semplice traformatore di impedenza 1:4 adatto a coprire la banda UHF, che ti potrai autocostruire facilmente, avrai elegantemente risolto il tuo problema.
(eventualmente posso darti qualche dritta)

Sconsiglio l'adattamento con trasformazione d'impedenza in cavo, perchè intendi lavorare a larga banda, così come non avrebbe senso un accoppiatore step a linea rigida, sul tipo di quelli usati negli impianti trasmittenti, perchè ti costerebbe una follia senza offrirti niente di più.

Ti ricordo che la spaziatura ottimale è quella che ricava il lobo di tuo interesse. Normalmente si sacrifica un po' di guadagno (spaziando meno) per evitare l'insorgere di lobi spuri, tanto più che la possibilità di ricevere "maggiormente" rispetto ad un'antenna singola, non è legata al guadagno ma ad una temperatura di rumore equivalente più bassa, quindi ad una maggior direttività e "pulizia".

Fai un po' di conti delle spaziature (a coppie) alla varie frequenze usando questa formula empirica:

D = W / (2 * sin(B/2))
D = stacking distance, vertical or horizontal
W = wavelength, in same units as D
B = beamwidth between -3dB points.
Use vertical beamwidth for vertical stacking (as above);
use horizontal beamwidth for horizontal stacking.


...ed alla fine scegli quella che corrisponde al miglior compromesso.

Nel caso volessimo accoppiare 4 antenne usando 4 cavi a 75 Ohm, come si deve fare per adattare l'impedenza finale?
Leggendo qua e la ho visto( su un vecchio libro tedesco di antenne) che bisogna collegare due antenne unendo i rispettivi fili, e da qui unire uno spezzone di cavo a 50 Ohm ( lunghezza a seconda del canale), lo stesso per le altre due antenne, poi unire i due cavi a 50 Ohm tra loro, e da qui unire un altro spezzone da 50 Ohm ( della stessa lunghezza degli altri due) da cui verra attaccato
il cavo da 75 Ohm che andra' eventualmente al miscelatore,e' giusto?
Mi e' venuto il dubbio guardando (in rete) un vecchio accoppiatore della Kathrein per 4 antenne, dove all'interno ci stavano solamente due cavi a 50 Ohm, cioe' senza l'ultimo spezzone che univa gli altri due spazzoni da 50 Ohm e da qui andava attaccato il classico cavo da 75 Ohm.
Quale dei due collegamenti e' quello giusto?
Spero di essere stato chiaro nella spiegazione, e chiedo agli esperti del forum un chiarimento.

 

[mastrocamillo]

OK Tuner grazie per le info,ma dammi qualche dritta per autocostruirmi questo UNUN altrimenti non so dove cominciare, anche perche' guardando in rete non mi e' stato d'aiuto,ma questo artefatto ha una certa attenuazione?

Quale delle due opzioni che ho elencato sopra e'quella giusta?
Grazie per le risposte.

 

[miram]

Ciao ragazzi, vi leggo sempre con molto interesse seppure intervenga ormai raramente... Mi viene una domanda (direi spontanea)... Usare un accoppiatore tipo quello usato da FR sulla PU16? Il fatto è che non lo trovo come pezzo a parte... (o non lo so cercare, forse!)
Temo che in queste accoppiate ci sia più rischio di creare buchi e lobi che migliorare...

 

[Tuner]

Qualunque accoppiatore da una certa attenuazione e ciò è maggiormente vero più si allarga la banda, ma ripeto ancora, che non è il dB di guadagno assoluto a cambiare la temperatura di rumore equivalente dell'antenna o dell'array.
In un dato punto dello spazio, il campo disponibile è quello e non c'è null'altro da fare che cercare di "estrarre" il segnale che c'è dal rumore che capta l'antenna.
Più l'antenna è "silenziosa" (cioè direttiva) maggiori sono le probabilità di riuscire ad "estrarre" un segnale debole, perchè l'antenna, essendo più direttiva, riceverà meno rumore.
In trasmissione le attenuazioni vanno ridotte al minimo, perchè altrimenti si riduce il campo prodotto. In ricezione non c'è questo problema, così è tutto molto più facile.

Il circuito che ti ho proposto di usare è un classico trasformatore (autotrasformatore) 4:1 ruthroff.

La versione che a te interessa è quella in alto nel disegno qui sopra.

Si tratta di un avvolgimento bifilare (tipicamente in rame smaltato) che ti suggerisco di fare su un supporto di ferrite adatto alle UHF, ad esempio recuperandolo da un dispositivo che potrebbe essere un partitore a 4 uscite, così ti ritroveresti già contenitore e connettori.

Il numero delle spire non è critico, basta che la rettanza degli avvolgimenti alla frequenza più bassa sia almeno 5 volte quella di linea.
Penso che bastino un paio di spire, forse anche una e mezza, o perfino una sola, ma ovviamente, con un po' di strumentazione per verificare la risposta si potrebbe trovare il valore ideale.

L'unica accortezza è che bisogna rispettare le fasi dell'avvolgimento nel cablaggio, cioè collegare inizio e fine degli avvolgimenti come da schema, per il resto il circuito è di una banalità disarmante e facile da costruire.

OK Tuner grazie per le info,ma dammi qualche dritta per autocostruirmi questo UNUN altrimenti non so dove cominciare, anche perche' guardando in rete non mi e' stato d'aiuto,ma questo artefatto ha una certa attenuazione?

Quale delle due opzioni che ho elencato sopra e'quella giusta?
Grazie per le risposte.

 

[mastrocamillo]

OK, ho capito, il circuito e' semplicissimo, ora mi procuro un partitore a 4 uscite di una forma tale che mi permette di inserirlo in un contenitore da palo, tipo quelli dei miscelatori, lo modifico e poi vediamo.

 

[Tuner]

Sì, il circuito è banale.
Mi raccomando che i collegamenti fra le prese e l'ingresso del trasformatore siano di lunghezza identica, in altre parole, cerca di fare un cablaggio simmetrico.

 

[ispide]

Il primo caso è giusto, solo che i cavi coax (tutti) debbono essere a 75 ohm.

Tuttavia, per avere soddisfazioni nel TV-DX si deve curare molto lo stacking poiché un array formato da 4 antenne basta veramente poco per saltare da 20 a 60 ohm e perdere vantaggi tangibili in termini di temperatura di rumore e questo vale anche adoperando divisori stripline low loss.

Siccome la prerogativa è ricevere segnali molto deboli (intesi come livello Eb/No) si deve puntare tutto sulla minima temperatura di rumore del sistema radiante (antenne riceventi), nonché minimo rumore dell’LNA e della linea di discesa prima del ricevitore-decoder.

In controtendenza opterei comunque con due Triax Unix 92 o una coppia di JBX21W - 102 elementi con 2 preamplificatori UHF coassiali sui dipoli (bastano +15 dB & NF < 5 ) e li raggrupperei con 2 spezzoni di cavo a bassa perdita di lunghezza multipli di mezza lambda su un comune divisore 2 vie 1 uscita con passaggio di corrente.

Nel caso volessimo accoppiare 4 antenne usando 4 cavi a 75 Ohm, come si deve fare per adattare l'impedenza finale?
Leggendo qua e la ho visto( su un vecchio libro tedesco di antenne) che bisogna collegare due antenne unendo i rispettivi fili, e da qui unire uno spezzone di cavo a 50 Ohm ( lunghezza a seconda del canale), lo stesso per le altre due antenne, poi unire i due cavi a 50 Ohm tra loro, e da qui unire un altro spezzone da 50 Ohm ( della stessa lunghezza degli altri due) da cui verra attaccato
il cavo da 75 Ohm che andra' eventualmente al miscelatore,e' giusto?
Mi e' venuto il dubbio guardando (in rete) un vecchio accoppiatore della Kathrein per 4 antenne, dove all'interno ci stavano solamente due cavi a 50 Ohm, cioe' senza l'ultimo spezzone che univa gli altri due spazzoni da 50 Ohm e da qui andava attaccato il classico cavo da 75 Ohm.
Quale dei due collegamenti e' quello giusto?
Spero di essere stato chiaro nella spiegazione, e chiedo agli esperti del forum un chiarimento.

 

[mastrocamillo]

Ciao ispide, le antenne che hai citato sono ottime, ma le hirschmann fesa 817 n 40 non sono da meno, e' possibile usare anche due spezzoni da 75 ohm di misura 1/4 di onda del canale desiderato collegati in parallelo, dove, un capo verra' collegato insieme ai 4 cavi delle antenne e l'altro capo all'uscita, il problema e' che in questo caso sabebbe risonante solo sul canale calcolato, io invece voglio ricevere 3 canali, certo non so fino a che punto puo' avere importanza questo, ricordo diversi anni fa accoppiai due antenne monocanale (VHF 6) con un T e poi il solito spezzone da 50 ohm calcolato per quel canale,e ricordo che l'allora canale 6 da Pescara San Silvestro si prendeva per poche ore al giorno perche era disturbato dal canale 6 del monte Conero e invece il 7 ( stessa potenza stesso sito) si prendeva abbastanza bene ( meglio con le antanne accoppiate che non con la singola) e sto parlando di antenne potantissime monocanale Konni 15 elementi guadagno 13,2 DBD.
Comunque voglio provare diverse opzioni, tra cui anche la tua con sole due antenne.
Ho pensato anche al preampli magari provando con un Mitan eu 102 con gasfet (o come si chiama) figura di rumore 1 db, guadagno 17 db, che gia' posseggo.

 

[Los Van Van]

preampli magari provando con un Mitan eu 102 con gasfet (o come si chiama) figura di rumore 1 db, guadagno 17 db, che gia' posseggo.

Forse GaAsFet cioè amplificatori con transistor Fet all' Arsenurio di Gallio, probabilmente.

Non avevo idea che esistessero amplificatori a così bassa cifra di rumore.

si impara sempre

 

[mastrocamillo]

Forse GaAsFet cioè amplificatori con transistor Fet all' Arsenurio di Gallio, probabilmente.

Non avevo idea che esistessero amplificatori a così bassa cifra di rumore.

si impara sempre

Si proprio quello, comunque ci sono anche amplificatori (UHF) da 36 db di guadagno e figura di rumore 0,35 DB.

 

[Tuner]

Usa solo un preamplificatore e collocalo, con un cavo il più corto possibile, subito dopo il trasformatore. Otterrai il vantaggio di rendere più piatta la risposta in frequenza del trasformatore, che lavorando in tensione si gioverà di un carico a breve distanza (il preamplificatore).

Se manterrai le spaziature nei limiti indicati dalla formula che ti ho proposto, il mutuo accoppiamento fra le antenne non ne varierà l'impedenza in modo critico. Piuttosto, trattandosi di antenna a larga banda bisognarebbe verificare il return loss effettivo, cioè che impedenza hanno realmente le antenne sui canali di tuo interesse

Un preamplificatore a gaasfet dovrebbe avere una dinamica abbastanza alta, ma se hai segnali forti dalle tue parti, stai molto attento a preamplificare perchè un'eventuale distorsione con conseguente generazione di prodotti di intermodulazione, ti distruggerebbe la temperatura di rumore equivalente del sistema, rendendo del tutto inutile lo sforzo fatto, quantomeno in alcune direzioni.
Inoltre, dato che non punterai la volta celeste, una configurazione simmetrica rispetto ai due assi (antenne sui vertici di un quadro) dovrebbe darti le migliori prestazioni.

 

[mastrocamillo]

Usa solo un preamplificatore e collocalo, con un cavo il più corto possibile, subito dopo il trasformatore. Otterrai il vantaggio di rendere più piatta la risposta in frequenza del trasformatore, che lavorando in tensione si gioverà di un carico a breve distanza (il preamplificatore).

Se manterrai le spaziature nei limiti indicati dalla formula che ti ho proposto, il mutuo accoppiamento fra le antenne non ne varierà l'impedenza in modo critico. Piuttosto, trattandosi di antenna a larga banda bisognarebbe verificare il return loss effettivo, cioè che impedenza hanno realmente le antenne sui canali di tuo interesse

Un preamplificatore a gaasfet dovrebbe avere una dinamica abbastanza alta, ma se hai segnali forti dalle tue parti, stai molto attento a preamplificare perchè un'eventuale distorsione con conseguente generazione di prodotti di intermodulazione, ti distruggerebbe la temperatura di rumore equivalente del sistema, rendendo del tutto inutile lo sforzo fatto, quantomeno in alcune direzioni.
Inoltre, dato che non punterai la volta celeste, una configurazione simmetrica rispetto ai due assi (antenne sui vertici di un quadro) dovrebbe darti le migliori prestazioni.

Si, infatti avevo optato anche io per un quadro, in quella direzione non ci sono segnali forti, i segnali forti arrivano dalla Maiella ( differenza ca. 45-50°) dove chiaramente non sono presenti le fraquenze che a me interessamo, per quanto riguarda la distanza delle antenne, secondo i miei calcoli considerando l'angolo di apertura della singola antenna a -3db ( media ca 30°) e prendendo in considerazione il K 32( circa a meta' strada), la distanza che mi viene e' ca. 1M ( dimmi se e' giusto) secondo il mio libro e anche come consiglia la Kathrein per accoppiare quattro delle sue AOS 32 per ricevere dalla Baviera il K 32 da Salisburgo (ORF 1) la distanza ottimale sarebbe ca 1,4M.
Guarda questo:
http://www.tv-kult.com/interviews/27-daniel-paul.html
e questo:
http://www.mysnip.de/forum-archiv/thema-8773-792346/Vierergruppe+Kathrein+AOS+32+-+ORF+Salzburg.html

 

[Tuner]

Premetto che il tedesco non lo so, per cui non ci provo nemmeno a tradurre i link che mi hai indicato.
Per la spaziatura, prendendo a riferimento gli angoli di apertura a -3db che ho reperito online per quella che dovrebbe essere la tua antenna (trovo la FESA 817 N 48) ed usando la formula che ti ho indicato, a me risultano spaziature (orizzontali) ottimali di 1m sul CH21 e di 1.3m sul CH48.
Non volendo rinunciare ad avere le massime prestazioni sul ch48, la spaziatura dovvrebbe essere 1.3m, con il probabile insorgere di qualche lobo spurio più pronunciato ad inizio banda.
Se poi uno cerca il massimo guadagno assoluto, trascurando la pulizia dei lobi, potrebbe essere tentato di allargarsi fino ad 1,4m.
Personalmente, non andrei oltre i 125cm di spaziatura orizzontale.

 

[liebherr]

così a spanne i calcoli sono sbagliati perchè non c'entra un fico secco l'angolo di apertura a meno 3 dB dell'antenna usata

anzi non c'entra nulla l'antenna usata..la distanza è un semplice calcolo trigonometrico che porta il segnale che arriva ad una delle antenne ad essere in ritardo esattamente di mezza lunghezza d'onda

 

[Tuner]

Ti sbagli.
Per eliminare un'interferenza, cioè per far cadere un nullo del lobo dove si usa la trigonometria, ma per creare un accoppiamto che come funzione ha quella di offrire un sistema con un maggior guadagno/direttività (ovvero minor temperatura equivalente), bisogna calcolare l'area di cattura, ovvero l'apertura equivalente delle antenne da accoppiare.
La spaziatura sarà ovviamente minore per antenne a minor guadagno ed invece notevole per quelle con guadagno elevato.
La formula per il calcolo dell'area di cattura è questa Ae=Grλ2/(4π) e come vedi il guadagno c'entra eccome. Dato che il guadagno e l'angolo a -3dB sono strattamente legati, esistono formule semplificate.

 

[liebherr]

la formula che c'è indietro di qualche post è quella che serve per far arrivare l'interferente in un nullo creato ad arte con le antenne accoppiate
Quella è un mero calcolo trigonometrico con i triangoli

Se poi le 2 antenne risultanto troppo vicine si può usare un multiplo opportuno di quella distanza e allora possiamo considerare anche l'area di cattura dell'antenna

 

[mastrocamillo]

Tuner ha ragione, io non posso dire con quale criterio viene calcolata la distanza( ma tuner l'ha spiegato in modo semplificato) ma posso dire che la distanza dipende dal tipo di antenna ( numero elementi, guadagno, tipo e fraquenza) addirittura le misure di accoppiamento orizzontale e verticale cambiano quasi sempre e solo in alcuni casi( come il mio) sono equivalenti.
Fonte: "Antenne" di Eberhard Spindler una Bibbia per gli antennisti tedeschi.