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Discussione

Pagina: di 2

I1WSM

oltre 10000 messaggi sul Forum

Inserito il - 09/10/2016 : 14:27:47

Spesso , come il sottoscritto nella taratura di un dipolo vi sarete fatti questa domanda : di quanto devo accorciare il filo per portarlo in risonanza sulla frequenza voluta ? Di norma quando si realizza un dipolo aperto si taglia il filo un po' più lungo in modo poi di trovare l ' adattamento tra l ' antenna , l ' altezza dal suolo e gli oggetti circostanti per avere il ROS più basso possibile sulla frequenza da noi scelta . Ecco a tale proposito una utile tabella ( trovata in rete ) dalla quale ci si può rendere conto dell ' interazione tra lunghezza fisica dell ' antenna e risonanza :

Immagine:

95,55 KB

Spero questa semplice tabella possa essere di utilità a qualcuno .
saluti silvano

Modificato da - I1WSM in Data 09/10/2016 14:29:12

Firma di I1WSM

https://wsmradio.com

Regione Liguria ~ Messaggi: 10210 ~ Membro dal: 06/04/2009 ~ Ultima visita: Ieri

iz2hfg

oltre 5000 messaggi sul Forum

Inserito il - 09/10/2016 : 18:25:11

Caro Silvano,
La cosa potrebbe essere sicuramente utile ma dobbiamo sgombrare il campo da possibili equivoci, infatti non vorrei che si confondesse risonanza con il miglior ROS ottenibile poiché è un parallelismo da evitare visto che sono grandezze che derivano da comportamenti fisici (elettromagnetici) non confrontabili.

Tuttavia nel "dipolo lambda mezzi" la risonanza, in assenza di interazioni pesanti con masse metalliche vicine all'antenna o terreni fortemente sbilanciati dal punto di vista orografico o altro, può essere che si trovi non dove il valore di ROS rilevato è il più basso in assoluto ma "nell'intorno" di tale valore.

Deve comunque essere molto chiaro che il dipolo lambda mezzi è di fatto assimilabile ad un filtro passa banda con i fronti abbastanza ripidi, ove, per legge fisica, l'energia irradiata è funzione della risonanza ove il massimo dell'irradiazione sarà proprio nel punto di risonanza.
Via via che ci allontaniamo da tale regime l'energia inevitabilmente diminuisce ed allora si parla di banda passante.

Visto che l'impedenza del dipolo lambda mezzi è abbastanza vicina all'impedenza caratteristica è evidente che se il ROS indica sostanzialmente qual'è il rapporto tra impedenza del carico ed impedenza caratteristica, allora bassi valori di ROS indicano che la nostra antenna è semplicemente vicina all'impedenza caratteristica, ma ciò con non indica affatto che siamo in regime di risonanza e tanto meno questo indica rendimento in assoluto!

Anche se sembrano questioni << di lana caprina >> non lo sono affatto poiché da questo equivoco molti costruttori, tutt'altro che seri, hanno venduto (e vendono) le loro "antenne" enunciandone comportamenti che non esistono proprio in base all'assunto, mai così errato, che ROS unitario significa perfetta risonanza e/o massimo rendimento.

Buona serata!

Modificato da - iz2hfg in data 09/10/2016 18:36:08

Firma di iz2hfg

73 de Franco, IZ2HFG
SWL I2-1794
- Alla prima luce del quinto giorno, all'alba, guarda ad Est.....
- Habere non haberi!
- So di non sapere!
- Sono sempre pronto ad imparare, non sempre a lasciare che mi insegnino.
- Contro la stupidità, neanche gli dei possono lottare con successo.
=-> NO MSG PRIVATI <-=
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((((73))))

Regione Lombardia ~ Prov.: Varese ~ Città: Viggiù ~ Messaggi: 5629 ~ Membro dal: 18/11/2005 ~ Ultima visita: Ieri

IU0BNG

oltre 1000 messaggi sul Forum

Inserito il - 10/10/2016 : 09:33:42

iz2hfg ha scritto:

Caro Silvano,
proprio in base all'assunto, mai così errato, che ROS unitario significa perfetta risonanza e/o massimo rendimento.

Buona serata!

Ma il ROS unitario è possibile solo in assenza di componente reattiva, quindi in regime di risonanza. Poi certo si può avere risonanza (assenza di componente reattiva) e ROS elevati. Ma non può esistere ROS = 1 e reattanza diversa da zero. Basta vedere una carta di Smith.
Il discorso sul rendimento è ben diverso, e lì concordo con te.
Claudio

Città: Roma ~ Messaggi: 1057 ~ Membro dal: 10/03/2014 ~ Ultima visita: Ieri

IZ2UUF

oltre 500 messaggi sul Forum

Inserito il - 10/10/2016 : 10:47:24

iz2hfg ha scritto:

Caro Silvano,
La cosa potrebbe essere sicuramente utile ma dobbiamo sgombrare il campo da possibili equivoci, infatti non vorrei che si confondesse risonanza con il miglior ROS ottenibile poiché è un parallelismo da evitare visto che sono grandezze che derivano da comportamenti fisici (elettromagnetici) non confrontabili.

Ciao Franco.

Non capisco bene il senso di questa affermazione. I termini "risonanza" e "ROS=1" descrivono casi particolari di un unico valore, cioè l'impedenza presentata da un circuito in un dato punto di alimentazione. Però qualunque fenomeno fisico che faccia variare l'impedenza ad una data frequenza f al punto d'alimentazione farà potenzialmente variare sia la condizione di risonanza che il ROS: in che senso sono grandezze che derivano da comportamenti fisici (elettromagnetici) non confrontabili?

Ciaoo
Davide

Modificato da - IZ2UUF in data 10/10/2016 11:20:12

Firma di IZ2UUF

IZ2UUF - Op.Davide - Torre di Santa Maria (SO) JN46wf
Sezione ARI 2301 Sondrio - IQ2UL

Regione Lombardia ~ Prov.: Sondrio ~ Città: Torre di Santa Maria ~ Messaggi: 504 ~ Membro dal: 09/03/2011 ~ Ultima visita: 08/02/2024

iz2hfg

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Inserito il - 10/10/2016 : 10:49:32

Caro Claudio,
Se l'impedenza del TX fosse "40+j10" e quella del carico "40-j10" il ROS sarebbe comunque unitario pur in presenza di componenti non reali.
Il ROS è unitario solo se l'impedenza del generatore è complessa coniugata a quella del carico.

Firma di iz2hfg

Regione Lombardia ~ Prov.: Varese ~ Città: Viggiù ~ Messaggi: 5629 ~ Membro dal: 18/11/2005 ~ Ultima visita: Ieri

IU0BNG

oltre 1000 messaggi sul Forum

Inserito il - 10/10/2016 : 11:06:40
Non concordo. A parte che l'esempio non è numericamente corretto, perche 40 al quadrato più 10 al quadrato fanno 1700, la cui radice non è 50, prendendo invece 30 ohm di resistenza e 40 di reattanza si ha un modulo dell'impedenza di 50 ohm. Ma l'swr sarebbe comunque maggiore di uno. L'swr è il rapporto fra le due impedenze solo in assenza di reattanza. Quindi un'antenna con 30 di resistenza e 40 di reattanza mon da swr unitario e non è neanche risonante. Se non vuoi guardare sulla carta di Smith ci sono varie foto in rete che mostrano analizzatori che eseguono misure di antenne, e a volte mostrano reattanze alte, impedenze vicino ai 50 ohm ed swr tutt'altro che unitari. Grazie comunque per avermi risposto. Claudio


Città: Roma ~ Messaggi: 1057 ~ Membro dal: 10/03/2014 ~ Ultima visita: Ieri

iz2hfg

oltre 5000 messaggi sul Forum

Inserito il - 10/10/2016 : 11:11:52

Hai perfettamente ragione Claudio. Ho riportato un valore errato considerando l'impedenza caratteristica ma ciò che volevo esprimere (e questo mezzo è tutt'altro che esaustivo) è paradossalmente la possibilità di ottenere valori uguali di impedenze pur complesse tra TX e carico e quindi l'assenza di onda stazionaria, che poi il "ROS" sia quello riferito all'impedenza caratteristica è giusto ma necessariamente una convenzione.

Modificato da - iz2hfg in data 10/10/2016 11:46:11

Firma di iz2hfg

Regione Lombardia ~ Prov.: Varese ~ Città: Viggiù ~ Messaggi: 5629 ~ Membro dal: 18/11/2005 ~ Ultima visita: Ieri

IU0BNG

oltre 1000 messaggi sul Forum

Inserito il - 10/10/2016 : 12:00:17
Caro Franco, Mi permetto di aggiungere la seguente foto. Un'antenna con resistenza di 53 ohm ed una reattanza di 25 ohm ha un modulo di impedenza di 53 x 53 + 25 x 25 il tutto sotto radice, e fa 58. Infatti l'ago analogico mostra un'impedenza di poco meno di 60 ohm. Come si vede l'swr non è 1:1,2 o poco meno, come ci si aspetterebbe da un rapporto 58/50. Bensì è 1:1,6. Ho commesso anche io tale errore in passato, e fui subito bacchettato dal mio maestro, che è già intervenuto in questa discussione e che saluto caramente. Claudio Immagine: 62,95 KB


Città: Roma ~ Messaggi: 1057 ~ Membro dal: 10/03/2014 ~ Ultima visita: Ieri

IZ2UUF

oltre 500 messaggi sul Forum

Inserito il - 10/10/2016 : 12:18:07

IU0BNG ha scritto:

Caro Franco,
Mi permetto di aggiungere la seguente foto. Un'antenna con resistenza di 53 ohm ed una reattanza di 25 ohm ha un modulo di impedenza di 53 x 53 + 25 x 25 il tutto sotto radice, e fa 58. Infatti l'ago analogico mostra un'impedenza di poco meno di 60 ohm. Come si vede l'swr non è 1:1,2 o poco meno, come ci si aspetterebbe da un rapporto 58/50. Bensì è 1:1,6.
Ho commesso anche io tale errore in passato, e fui subito bacchettato dal mio maestro, che è già intervenuto in questa discussione e che saluto caramente.
Claudio

Immagine:

62,95 KB

Ciao Claudio.

Tutto giusto. Però ti consiglio però di non guardare gli MFJ-259/269 perché sbagliano allegramente i calcoli. Quello nella tua foto è giusto, ma le informazioni che riportano sono generalmente incoerenti, nel senso che il ROS che mostrano spesso non è quello che si otterrebbe utilizzando i valori di R e X che mostrano - sopratutto quando si allontanano dai canonici 50+j0.

L'ho verificato su MFJ di miei amici e su quello della sezione ARI di Milano, ma basta cercare con Google e si trovano facilmente. Questi li ho trovati cercando con Google persone che mostravano orgogliosa le loro misure:

Rs=103 Xs=0, di conseguenza VSWR=2.06. Qua addirittura dice "VSWR=1.0".

Rs=9 Xs=55, di conseguenza VSWR=12.377. Invece dice "VSWR=9.3".

Qui l'SWR dovrebbe essere 10.56, non 12.

Non so come facciano i radioamatori ad amare così tanto questo strumento e, sopratutto, com'è possibile che nessuno se ne sia mai accorto.

Ciaoo
Davide

Modificato da - IZ2UUF in data 10/10/2016 12:20:00

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iz2hfg

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Inserito il - 10/10/2016 : 14:07:46

Molto bene di tutto e comunque quello che in buona sostanza voglio esprimere è credo chiaro facendo l'esempio proprio del dipolo lambda mezzi.
Tale antenna ha impedenza Z = 73,2 + j 42,5 Ohm circa.
Per avere impedenza reale onde consentire miglior accoppiamento con la linea di trasmissione si accorcia l'antenna e ciò comporta di fatto la neutralizzazione
della componente immaginaria.
Se la parte immaginaria va a zero (o tende e comunque quella reale varia di poco) è innegabile che ci troveremo di fatto in regime di risonanza, detto questo è altrettanto vero che il valore di ROS non sarà unitario poiché l'impedenza risultante, pur essendo puramente resistiva, non è uguale alla caratteristica che è convenzionalmente quella del TX.

Un abbraccio!

Modificato da - iz2hfg in data 10/10/2016 14:36:04

Firma di iz2hfg

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IZ2UUF

oltre 500 messaggi sul Forum

Inserito il - 10/10/2016 : 14:50:26

iz2hfg ha scritto:

Molto bene di tutto e comunque quello che in buona sostanza voglio esprimere è credo chiaro facendo l'esempio proprio del dipolo lambda mezzi.
Tale antenna ha impedenza Z = 73,2 + j 42,5 Ohm circa.
Per avere impedenza reale onde consentire miglior accoppiamento con la linea di trasmissione si accorcia l'antenna e ciò comporta di fatto la neutralizzazione
della componente immaginaria.
Se la parte immaginaria va a zero (o tende e comunque quella reale varia di poco) è innegabile che ci troveremo di fatto in regime di risonanza, detto questo è altrettanto vero che il valore di ROS non sarà unitario poiché l'impedenza risultante, pur essendo puramente resistiva, non è uguale alla caratteristica che è convenzionalmente quella del TX.

Un abbraccio!

Ciao Franco.

Tutto chiaro.

Ciaoo
Davide

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IZ2EIB

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Inserito il - 10/10/2016 : 15:31:24

IZ2UUF ha scritto:

Rs=103 Xs=0, di conseguenza VSWR=2.06. Qua addirittura dice "VSWR=1.0".

Non so come facciano i radioamatori ad amare così tanto questo strumento e, sopratutto, com'è possibile che nessuno se ne sia mai accorto.

Ciaoo
Davide

Buongiorno Davide.
Non posso dire se qualcuno lo abbia già notato o meno, immagino di sì però.
Neppure so se i radioamatori lo amino così tanto e si fidino di esso, posso soltanto augurarmi che chi lo usa sappia farlo nella maniera corretta.
Gli analizzatori MFJ-259 e MFJ-269 non sono in grado di determinare autonomamente il segno della reattanza, a meno di salire e scendere di frequenza manualmente osservando se essa cresca o diminuisca.
Tra l'altro in alcune versioni è possibile eseguire misure non riferite a 50ohm.
Scrivo questo in quanto ritengo che valutarne l'effettiva resa dalle fotografie che hai postato possa essere fuorviante senza conoscere l'esatto contesto in cui sono stati impiegati.
Per esempio l'immagine con la didascalia >Rs=103 Xs=0, di conseguenza VSWR=2.06. Qua addirittura dice "VSWR=1.0"< proviene da qui

https://sdrworks.wordpress.com/2015...ement-error/

dove è usata per dettagliare un guasto all'apparecchio e spiegarne la riparazione.
E' chiaro come lì ciò che mostra lo strumento sia completamente difforme ed errato rispetto a ciò che ci si dovrebbe attendere.
Giustamente quel tipo di analizzatore ha le sue pecche, la perfezione non è di questo mondo, però forse esiste una spiegazione del perchè delle incongruenze che hai mostrato.

73 best regards de Fabio IZ2EIB

Firma di IZ2EIB

73 de IZ2EIB op. Fabio
ARI , sezione di Gallarate (VA) - IQ2GM

Regione Lombardia ~ Prov.: Varese ~ Città: Gallarate ~ Messaggi: 285 ~ Membro dal: 18/04/2007 ~ Ultima visita: 16/10/2024

IZ2UUF

oltre 500 messaggi sul Forum

Inserito il - 10/10/2016 : 16:07:30

IZ2EIB ha scritto:

IZ2UUF ha scritto:

Ciao Fabio.

In seguito ad una serie di esperienze con apparecchi MFJ che davano dati incoerenti, ho provato a cercare immagini di MFJ su internet per vedere se il problema fosse diffuso o solo relativo agli esemplari che avevo visto.
Quello che ho rilevato è che praticamente tutte le immagini che riportano MFJ259/269 che misurano valori un po' lontani dai 50 ohm X=0 danno valori di ROS incongruenti con quelli di R e X. Puoi fare la prova anche tu: cerca su Google images foto di MFJ259/269, calcola il ROS di secondo R e X che mostrano sul display e vedrai quanti ne trovi il cui valore mostrato è inesatto. Puoi fare la prova sia supponendo una X positiva o negativa, tanto il ROS risultante sempre quello è.

Al di la che alcuni esemplari possano essere guasti, che può certamente capitare, quello che personalmente contesto a questo apparecchio e che trovo come indicatore di progetto raffazzonato è che sia previsto che informazioni che dovrebbero essere derivate vengano presentate dal software senza fare una piega anche quando sono incoerenti.

Il ROS è una conseguenza matematica dell'impedenza Z₀ scelta come riferimento (50+j0) e la Z_L del carico: uno strumento di misura dovrebbe partire da dei dati fondamentali misurati con precisione (es. volt/fase) e presentare i dati derivati (R, X, return loss, VSWR, ecc.) ricavati matematicamente. Invece si direbbe che questi apparecchi abbiano un circuito che misura il ROS, un'altro separato che misura resistenza e reattanza e poi presentino tutto su un display anche se i due risultati producano valori discordanti.
Quando uno strumento di misura mostra dati coerenti, potrebbe anche essere corretto; ma quando presenta dati incoerenti, è sicuramente errato. Come si fa a fidarsi di una lettura che non torna, non dico con altri metodi di misura, ma nemmeno con un'altra lettura derivata fatta dallo strumento stesso? Una smentisce l'altra.
Poi i radioamatori che usano quotidianamente questi strumenti evidentemente riescono lo stesso ad ottenere i dati necessari alle tarature e alle costruzioni che eseguono, ma certamente gli MFJ sono assolutamente inadatti a servire da esempio per mostrare le relazioni matematiche tra R, X e ROS.

Ciaoo
Davide

P.S.: è certamente possibile avere ROS=1 con, chessò, R=291 e X=918: basta mettere Z₀=291+j918 ed ecco che il coefficiente di riflessione G=(Z_L-Z₀)/(Z_L+Z₀)=0, di conseguenza VSWR=(1+|G|)/(1-|G|)=1/1=1. Però, per quanto abbia scorso il manuale MFJ, non sono riuscito a trovare alcuna indicazione che il parametro Z₀ sia modificabile. Certamente non l'avevo modificato io nelle mie prove.

Modificato da - IZ2UUF in data 10/10/2016 16:10:25

Firma di IZ2UUF

IZ2UUF - Op.Davide - Torre di Santa Maria (SO) JN46wf
Sezione ARI 2301 Sondrio - IQ2UL

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iw0bnw

oltre 1000 messaggi sul Forum

Inserito il - 10/10/2016 : 21:23:49
Cari tutti....e' un piacere leggere questo 3d. Grazie Vincenzo


Regione Lazio ~ Prov.: Roma ~ Città: roma ~ Messaggi: 1165 ~ Membro dal: 15/02/2007 ~ Ultima visita: 25/11/2024

IU0BNG

oltre 1000 messaggi sul Forum

Inserito il - 11/10/2016 : 00:53:12
Per chi volesse approfondire consiglio la lettura di questo pdf di cinque pagine dell'Arrl in inglese: http://www.arrl.org/files/file/Tech...q1106037.pdf Claudio


Città: Roma ~ Messaggi: 1057 ~ Membro dal: 10/03/2014 ~ Ultima visita: Ieri

iz2hfg

oltre 5000 messaggi sul Forum

Inserito il - 11/10/2016 : 11:08:54

Nel grafico sotto si vedono molto bene le relazioni che esistono tra Resistenza, Reattanza e ROS, nel dominio della frequenza considerando un dipolo "OCF".

La cosa è volutamente estremizzata considerando la tipologia del dipolo in oggetto, ma se il mio obiettivo fosse esclusivamente l'ottenimento del minimo valore di ROS allora è evidente come il minimo valore di ROS (linea arancione) non lo otterrei affatto nel punto di risonanza (linea verde) ma altrove.

Da qui è evidente come risonanza e minor valore di ROS ottenibile non sempre (in realtà quasi mai) coincidono.

In definitiva e sintetizzando al massimo in concetto:
Intervenire modificando le dimensioni dell'antenna osservandone esclusivamente il minimo valore di ROS ottenibile senza conoscere e/o tener conto del comportamento teorico dell'antenna stessa, comporta notevoli rischi riguardanti proprio la capacità reale dell'antenna stessa di irradiare.
In questo senso la massima irradiazione possibile dovrebbe essere il primo obiettivo di una stazione e non certo l'ottenimento del minimo valore di ROS.

Un abbraccio!

Firma di iz2hfg

Regione Lombardia ~ Prov.: Varese ~ Città: Viggiù ~ Messaggi: 5629 ~ Membro dal: 18/11/2005 ~ Ultima visita: Ieri

iz0inx

oltre 2000 messaggi sul Forum

Inserito il - 11/10/2016 : 12:21:11

Ciao Franco, interessante, i tre grafici rendono molto bene il concetto che vuoi esprimere....

Per pura curiosità, in teoria, si ottiene una maggiore efficienza generale, trasmettendo con un maggiore disadattamento dovuto all'SWR (e quindi anche una possibile riduzione di potenza da parte del trasmettitore), oppure con SWR minimo ma non lavorando sul punto di risonanza dell'antenna ?

Ovviamente escludendo l'utilizzo di un tuner.

Ciao,
Fil

Firma di iz0inx

Filippo, IZ0INX - Sez. 0001 - ARI Roma

http://www.iz0inx.it

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I2BRT

ex iw1awh

Inserito il - 11/10/2016 : 12:47:44

iz0inx ha scritto:

Ciao Franco, interessante, i tre grafici rendono molto bene il concetto che vuoi esprimere....

Per pura curiosità, in teoria, si ottiene una maggiore efficienza generale, trasmettendo con un maggiore disadattamento dovuto all'SWR (e quindi anche una possibile riduzione di potenza da parte del trasmettitore), oppure con SWR minimo ma non lavorando sul punto di risonanza dell'antenna ?

Ovviamente escludendo l'utilizzo di un tuner.

Ciao,
Fil

Ciao !
Mi stavo ponendo la stessa e identica domanda

!!!!

Leggendo il PDF di Fabio IZ2EIB mi pare di capire che la prima cosa da determinare sarebbe DOVE abbiamo misurato il ROS :
se è misurato alla antenna o dopo una discesa di cavo a 50 Ohm specie se di lunghezza rilevante e di attenuazione non proprio contenuta. Nel secondo caso (misurato in stazione) la cosa mi pare di capire che potrebbe farci prendere facilmente fischi per fiaschi...

Leggo con interesse i commenti sulla domanda di FIL.
73.

Modificato da - I2BRT in data 11/10/2016 12:57:23

Firma di I2BRT

Rick - I2BRT Milano
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IZ2UUF

oltre 500 messaggi sul Forum

Inserito il - 11/10/2016 : 13:28:43

iz2hfg ha scritto:

Nel grafico sotto si vedono molto bene le relazioni che esistono tra Resistenza, Reattanza e ROS, nel dominio della frequenza considerando un dipolo "OCF".

La cosa è volutamente estremizzata considerando la tipologia del dipolo in oggetto, ma se il mio obiettivo fosse esclusivamente l'ottenimento del minimo valore di ROS allora è evidente come il minimo valore di ROS (linea arancione) non lo otterrei affatto nel punto di risonanza (linea verde) ma altrove.

Ciao Franco.

La questione è interessante: meglio privilegiare la regolazione in cui il ROS è più basso o quella in cui si verifica la risonanza?
L'antenna regolata per la risonanza è in grado di irradiare meglio di quella regolata per il miglior ROS?

Noi tutti sappiamo che per cambiare il ROS o la frequenza di risonanza dobbiamo modificare la forma dell'antenna e, nel fare questo, variano anche altre caratteristiche, come i lobi di radiazione, i rapporti dell'antenna con l'ambiente e via dicendo. Pertanto non è facile in via sperimentale capire a cosa attribuire eventuali miglioramenti o peggioramenti - sempre che si sia in grado di apprezzarli in maniera sistematica e ripetibile, cosa tutt'altro che scontata.

Possiamo però provare a ragionare considerando un antenna che possa essere regolata per il miglior ROS o la miglior risonanza senza che gli altri parametri varino in maniera significativa.
Prendiamo ad esempio il tuo dipolo OCF e assumiamo che possa essere regolato su Z=50+j30 o Z=130+j0 come da tua figura con piccole modifiche in modo che gli altri parametri non possano avere un ruolo significativo. Assumiamo inoltre che la resistenza del conduttore con cui è realizzato sia irrilevante.

Il circuito rappresentante può così essere rappresentato:

Immagine:

7,97 KB

La parte sottostante è il circuito equivalente di Thévenin che rappresenta il trasmettitore. La parte Z è il punto di alimentazione dell'antenna visto dal trasmettitore.

Calcoliamo la potenza reale che viene trasferita al carico Z da questo circuito alle varie impedenze di Z:

[1] R= 50.00 X= 0.00 VSWR: 1.00 Power: 50.00 Wrms
[2] R= 50.00 X=30.00 VSWR: 1.81 Power: 45.87 Wrms
[3] R=130.00 X= 0.00 VSWR: 2.60 Power: 40.12 Wrms

Come si vede, la massima potenza (50W) viene trasferita nel caso [1], quando il carico ha impedenza Z=50+j0, cioè quando è perfettamente adattato.
I casi [2] e [3] sono quelli in esame: la maggior potenza viene assorbita dal carico Z (l'antenna) quando l'adattamento è migliore, non quando è risonante.
In particolare, con il caso Z=50+j30, cioè non risonante ma con ROS piùà basso, l'antenna si prende in carico 45.87W, mentre nel caso risonante Z=130+j0, se ne prende solo 40.12 in virtù del maggior disadattamento.

Ora, che se ne fa l'antenna dell'energia che riceve? Per la legge di conservazione dell'energia, questa non può sparire nel nulla, né essere accumulata nell'antenna all'infinito.
L'energia inviata dal generatore deve essere quindi trasformata dall'antenna in altra forma, cioè radiofrequenza.

Pertanto, a parità di altre condizioni, irradia più potenza l'antenna regolata per il miglior adattamento (ROS più basso) che quella regolata per la miglior risonanza.

Trovo che sia un errore mettere in relazione la "risonanza" con la capacità di irradiare di un'antenna. La "risonanza" non è una proprietà dell'antenna ma quella di un punto di alimentazione su di essa. La "risonanza" non ha alcuna attinenza con la capacità di irradiare ma esclusivamente con la capacità del generatore di trasferire potenza sull'antenna in quel punto di alimentazione e a quella data frequenza. La risonanza è importante, come la componente resistiva, solo perché i nostri trasmettitori hanno impedenza d'uscita risonante. Se il nostro trasmettitore avesse impedenza d'uscita 107+j91, la sua antenna ideale avrebbe impedenza 107-j91 (cioè non risonante) e irradierebbe benissimo come tutte le altre.

Una volta risolto l'adattamento di impedenza, tutta la potenza che entra nell'antenna viene da questa redistribuita all'ambiente sottoforma di RF o calore qualunque forma, dimensioni o posizionamento essa abbia.

Del resto l'ARRL Antenna Book dice proprio alla prima pagina: Please recognize that an antenna need not be resonant in order to be an effective radiator. There is in fact nothing magic about having a resonant antenna, provided of course that you can devise some efficient means to feed the antenna.

Il maggior trasferimento di energia si ha quanto più il ROS è basso. Il problema semmai è che, accecati dalla ricerca del ROS più basso, spesso i radioamatori adottano soluzioni che finiscono per dissipare in calore quantità enormi di energia ottenendo risultati enormemente peggiori di quelli che avrebbero avuto con altre soluzioni a ROS più alto.

Ciaoo
Davide

Firma di IZ2UUF

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IU0BNG

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Inserito il - 11/10/2016 : 14:35:33
Volevo chiedere: Sarebbe esatto considerare la reattanza come una sorta di attrito, facendo un parallelo con la meccanica? Ossa, quei 45 watt dell'esempio 2 che ha fatto Davide, sono tutti potenza utile? O essendo quest'impedenza formata da 30 ohm reattivi parte di questi 45 watt si perdono, come succede nell'energia meccanica con l'attrito? Grazie per le risposte. Claudio


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iz2hfg

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Inserito il - 11/10/2016 : 14:49:23

Caro Davide,

Molto interessante e perdonami ma il mio ragionamento va aldilà del ROS, che ovviamente è più basso in questo caso ove il dipolo è fuori risonanza e comunque anche qui c'è una sorta di equivoco poiché sono assolutamente d'accordo che risonante o non risonante non indica necessariamente più rendimento o meno rendimento ma la cosa deve essere presa in considerazione in relazione alla tipologia di antenna (ed in relazione alla lunghezza d'onda ecc. ecc) e secondo me il discorso non verte sul trasferimento di energia dal TX all'antenna ma sulla capacità di irradiare dell'antenna indipendentemente dal ROS.

Per quanto riguarda la domanda posta dagli amici, personalmente rispondo dicendo che molto difficilmente il rendimento dell'antenna sarà pregiudicato pesantemente dal valore di ROS misurato sul punto di alimentazione, poiché anche con ROS 6:1 la presunta potenza irradiata sarebbe il 50% di quella fornibile dal TX nel caso l'antenna presentasse ROS unitario.
Trasformando in dB il tutto significa che il nostro segnale arriverebbe al corrispondente diminuito di 3dB, cioè mezzo "punto S" in meno!

Per contro non è semplice valutare su due piedi quanto stiamo effettivamente perdendo, in termini di rendimento, allorquando il nostro sistema risonante sia fatto lavorare fuori risonanza, anche se analizzando il comportamento di un filtro passa banda tale relazione è determinabile.
La curva di rilevazione potrebbe essere rilevata - in effettivo - attraverso un'antenna di riferimento (normalizzata onde evitare di sommare gli effetti anche della ricevente) posta ad una certa distanza ed altezza coerente con il lobo di irradiazione dell'antenna trasmittente.

Un abbraccio!

Modificato da - iz2hfg in data 11/10/2016 15:15:33

Firma di iz2hfg

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IZ2UUF

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Inserito il - 11/10/2016 : 15:29:05

IU0BNG ha scritto:

Volevo chiedere:
Sarebbe esatto considerare la reattanza come una sorta di attrito, facendo un parallelo con la meccanica? Ossa, quei 45 watt dell'esempio 2 che ha fatto Davide, sono tutti potenza utile? O essendo quest'impedenza formata da 30 ohm reattivi parte di questi 45 watt si perdono, come succede nell'energia meccanica con l'attrito?

Ciao Claudio.

Nel caso dell'attrito, l'energia non "si perde" ma viene semplicemente trasformata in forma diversa, cioè calore. Noi diciamo che si "perde" perché non si è trasformata in quello che volevamo, cioè energia cinetica, ma non viene persa. E' sempre questioni di punti di vista: quando ci sfreghiamo le mani perché abbiamo freddo, ad esempio, la parte che diventa calore è proprio quella che consideriamo "utile".

Stessa cosa vale per il circuito da me riportato. L'effetto delle reattanze non è quello di "perdere" energia, ma semplicemente quello di sfasare la corrente con la tensione.
Se in questo circuito misuriamo la corrente RMS, la tensione RMS e li moltiplichiamo, otteniamo una potenza, detta "potenza apparente", che non è quella effettivamente erogata. Infatti, facendo i calcoli con i numeri complessi, si ottengono due valori di potenza: uno reale (detta potenza attiva) e uno immaginario (detto potenza reattiva). Solo quella attiva viene trasformata in lavoro.

I calcoli da me eseguiti riportano già la potenza attiva escludendo quella reattiva.
Cosa se ne faccia Z (cioè l'antenna) di quella potenza è fuori dal dominio di quello schema. L'unica cosa certa è che la recepisce e la trasforma in altre forme, che noi sappiamo essere calore e RF.

Il funzionamento del circuito è molto semplice: il trasmettitore è rappresentato con l'equivalente di Thévenin, cioè un generatore di tensione in alternata lineare ideale capace di generare 100V RMS con in serie una impedenza Z0 da 50+j0 ohm, che è l'impedenza del trasmettitore. Il carico è rappresentato dall'impedenza Z=R+jX dell'antenna.
I calcoli si fanno semplicemente con la legge di Ohm in forma complessa. In base alla combinazione di Z0 e Z, il generatore da 100V erogherà una certa corrente che transitando in Z0 e Z determinerà la potenza dissipata da ciascuno dei due componenti.
Se noti, con un generatore da 100V, Z dissipa la massima potenza quando Z=Z0. Tutti gli altri valori di Z producono valori di corrente che risultano in potenze inferiori (vedi il teorema del massimo trasferimento di potenza, https://en.wikipedia.org/wiki/Maxim...sfer_theorem).

Una volta che Z (cioè l'antenna) ha preso in carico tale potenza, non può fare altro che irradiarla o trasformarla in calore. Non può semplicemente "farla sparire", perché salterebbe il principio di conservazione dell'energia.

Ciaoo
Davide

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IZ2UUF

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Inserito il - 11/10/2016 : 15:41:58

iz2hfg ha scritto:
Per contro non è semplice valutare su due piedi quanto stiamo effettivamente perdendo, in termini di rendimento, allorquando il nostro sistema risonante sia fatto lavorare fuori risonanza, anche se analizzando il comportamento di un filtro passa banda tale relazione è determinabile.

Ciao Franco.

Un filtro di quel genere funziona per l'appunto disadattando l'impedenza sulle frequenze che deve bloccare.
La sorgente del segnale (antenna, trasmettitore, qualunque cosa) ha una sua impedenza: il filtro è costruito in modo che alle frequenze "aperte" l'impedenza sia il più possibile adattata a quella della sorgente, mentre alle altre frequenze (quelle da bloccare) sia il più possibile disadattata. I segnali che provengono dalla sorgente sulle frequenze da bloccare, trovano un'impedenza disadattata e la sorgente non riesce a trasferirvi potenza per la stessa ragione da me esposta sopra.
Prendiamo un filtro passa banda a 100 MHz. Misuriamo l'impedenza a 20MHz: sarà un certo Z molto diverso dal nostro Z0. Costruiamo un circuito d'accordo capace di convertire Z in Z0 a 20MHz: ecco che il filtro è diventato un passa banda a 20MHz.

Questo fenomeno è noto ai costruttori di ponti ripetitori. Le varie cavità sono collegate a T: a sinistra il TX, a destra l'RX, al centro l'antenna. Le cavità fanno in modo che l'impedenza tra l'antenna e il lato sinistro sia adattata solo alla frequenza di TX, mentre l'impedenza per il lato destro per quella di RX. Così le varie frequenze in transito troveranno un percorso agevolato verso destra o verso sinistra in base alla loro frequenza, separando TX da RX.
Quando si costruiscono i cavi di collegamento tra le cavità e l'elemento centrale, compare il fenomeno. Infatti, mentre tali cavi sono trasparenti alla frequenza centrale, alle frequenze di blocco diventano trasformatori di impedenza. Se la loro lunghezza non è accuratamente calcolata per cancellare il fenomento, questi cavi trasformano l'impedenza dei filtri rendendoli meno efficaci, esattamente come nell'esempio del circuito di accordo.

In sostanza quello che vedi dal tuo grafico non è il "rendimento" del filtro (o, per estensione, dell'antenna), ma la minore o maggiore difficoltà che ha una sorgente di corrente alternata a trasferirvi potenza per via del disadattamento di impedenza.

Ciaoo
Davide

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iz2hfg

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Inserito il - 11/10/2016 : 16:20:00

IZ2UUF ha scritto:

[quote]
<<.......In sostanza quello che vedi dal tuo grafico non è il "rendimento" del filtro (o, per estensione, dell'antenna), ma la minore o maggiore difficoltà che ha una sorgente di corrente alternata a trasferirvi potenza per via del disadattamento di impedenza.>>

Va bene Davide in effetti ragioniamo in termini di energia irradiata e non propriamente di rendimento.
Il grafico risultante deriva, semplificando, da quanto l'antenna ricevente presenta ipoteticamente sul punto di alimentazione man mano che spostiamo la frequenza di trasmissione sull'antenna trasmittente.
Da qui converrai che l'antenna in oggetto è assimilabile ad un filtro passa banda e per legge fisica l'energia irradiata - fuori risonanza - (ripeto nel contesto in oggetto e non in assoluto!) è per definizione bassa, sempre più bassa man mano che ci allontaniamo dal punto di risonanza, da qui in ultima analisi il contendere della discussione in oggetto.

Un abbraccio!

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iz0inx

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Inserito il - 11/10/2016 : 17:10:05

iz2hfg ha scritto:
...
l'energia irradiata - fuori risonanza - (ripeto nel contesto in oggetto e non in assoluto!) è per definizione bassa, sempre più bassa man mano che ci allontaniamo dal punto di risonanza
...

Mi sono perso.....

questa affermazione è vera anche se, allontanandomi dal punto di risonanza, il ROS diminuisce?

Ciao,
Fil

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IZ2UUF

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Inserito il - 11/10/2016 : 17:19:11

iz2hfg ha scritto:
Da qui converrai che l'antenna in oggetto è assimilabile ad un filtro passa banda e per legge fisica l'energia irradiata - fuori risonanza - (ripeto nel contesto in oggetto e non in assoluto!) è per definizione bassa, sempre più bassa man mano che ci allontaniamo dal punto di risonanza, da qui in ultima analisi il contendere della discussione in oggetto.

Esatto Franco, convengo, convengo.

Però il punto chiave su cui insisto è che nel comportamento sul punto di risonanza non è dovuto al fatto che il filtro o l'antenna in risonanza funzionano diciamo "meglio", ma perché il chi si interfaccia (in ingresso o in uscita) ha un'impedenza risonante.

Facciamo una bella antenna perfettamente risonante con impedenza 50+j0. Se ci colleghiamo una radio delle nostre, è la morte sua: è risonante e ha ROS 1.
Però se per assurdo avessimo una radio con impedenza 147+j89, quell'antenna funzionerebbe malissimo e non riceveremmo quasi niente. Dovremmo costruire una antenna con impedenza 147-j89 ed ecco che torneremmo a sentire come prima. Possibile che la stessa antenna diventi buona o cattiva semplicemente cambiando la radio che vi è collegata?

Il fatto che l'antenna e il filtro funzionino in risonanza è dovuto al fatto che l'impedenza di ciò che vi è collegato è risonante e quindi il coniugato complesso coincide. Se gli apparecchi collegati non avessero quell'impedenza, il filtro non funzionerebbe - come appunto succede chi sui ponti fa i cavi delle cavità a casaccio.
Infatti non è assolutamente sufficiente che sia risonante, ma per funzionare deve essere adattata. Ad esempio la verticale mezz'onda è risonante, ma se ci si attacca direttamente una radio normale, non si sente niente.

Cioè la risonanza è una delle condizioni necessarie ai nostri apparecchi che vi sono collegati per poter dialogare con l'antenna, non è una caratteristica che interessi l'antenna in sè.
Senza questa consapevolezza, si tende a privilegiare la "risonanza" dell'antenna pensando che ne aumenti le prestazioni, ma invece all'antenna in sé della risonanza non frega proprio niente: se il circuito complessivo è adattato, allora circola corrente; se non è adattato, non circola.

Ciaoo
Davide

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iz2hfg

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Inserito il - 11/10/2016 : 21:36:46

IZ2UUF ha scritto:

<<........se per assurdo avessimo una radio con impedenza 147+j89........Dovremmo costruire una antenna con impedenza 147-j89 ed ecco che torneremmo a sentire.........>>

<< non è assolutamente sufficiente che sia risonante, ma per funzionare deve essere adattata. Ad esempio la verticale mezz'onda è risonante, ma se ci si attacca direttamente una radio normale, non si sente niente.>>

Caro Davide stiamo dicendo la stessa cosa..........così citavo in un mio intervento di ieri e più precisamente:

<< Se l'impedenza del TX fosse "40+j10" e quella del carico "40-j10" il ROS sarebbe comunque unitario pur in presenza di componenti non reali.
Il ROS è unitario solo se l'impedenza del generatore è complessa coniugata a quella del carico. >>

Firma di iz2hfg

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IU0BNG

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Inserito il - 11/10/2016 : 23:35:56
Vorrei innanzitutto ringraziarvi per il contributo che state apportando. Io ho ancora un dubbio. Mettiamo che il mio trasmettitore emetta 100 watt e che la linea di trasmissione sia un metro di RG213, quindi con perdita praticamente trascurabile. Mettiamo che la mia antenna, non risonante su quella frequenza, presenti un swr pari a 3. E' corretto dire che l'antenna in quel punto di alimentazione riflette 25 watt e che quindi gliene giungano 75 da poter utilizzare (meno ovviamente quella minima parte che sii è persa nel metro di cavo)? Se è così (e non ne sono affatto sicuro, perchè quei 25 watt respinti dall'antenna verranno a loro volta respinti dalla radio e quindi alla fine sempre all'antenna giungeranno), poichè ho messo come condizione che l'antenna non è risonante, quanti di questi 75 watt andranno in potenza attiva? Tutti o solo una parte? Grazie ancora. Claudio


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IU0BNG

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Inserito il - 12/10/2016 : 00:22:02
E un'altra cosa. Costruire una radio con uscita 147 +j89, come nell'esempio di Davide, non è equivalente ad avere una radio con accordatore (entrocontenuto per semplificare, ma non necessariamente) settato per dare proprio quell'impedenza? In tal caso (intendo dire con antenna 147 -j89) avremmo swr unitario ed il trasferimento dell'energia sarebbe totale, al netto della perdita del cavo, che ipotizziamo di 50 +j0. Quindi avremmo la perdita del cavo per swr unitario (il valore che troviamo nelle tabelle dei costruttori di coassiali) a cui va sommata la non trascurable perdita dovuta all'swr presente sulla linea tra l'uscita dell'accordatore e l'entrata nell'antenna. È corretto? Buonanotte. Claudio


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I2BRT

ex iw1awh

Inserito il - 12/10/2016 : 09:40:17

IU0BNG ha scritto:
Mettiamo che il mio trasmettitore emetta 100 watt e che la linea di trasmissione sia un metro di RG213, quindi con perdita praticamente trascurabile. Mettiamo che la mia antenna, non risonante su quella frequenza, presenti un swr pari a 3.
E' corretto dire che l'antenna in quel punto di alimentazione riflette 25 watt e che quindi gliene giungano 75 da poter utilizzare (meno ovviamente quella minima parte che sii è persa nel metro di cavo)?

Ciao.

Dal PDF di QST di Novembre 2006 sopra linkato, leggo a pagina 4 un esempio che è simile al tuo (viene considerato un esempio di cavo corto con perdite nulle, carico tale per cui ROS 1:0 50 ohm contro ROS 2:0 100 ohm). L'autore, k5dvw, asserisce che nel caso di perdite trascurabili del cavo la situazione non è così disastrosa.

Not always so dramatically. Believe it or not, 100 percent of the power is actually transmitted in both of the previous examples. In the first case, with a 50 #937; antenna, it’s easy to see how all the power is transferred to the antenna to be radiated since there are no reflections. In the second case, the 33 percent voltage reflection travels back down to the transmitter where it doesn’t stop but is re-reflected from the transmitter back toward the antenna along with the forward wave. The energy bounces back and forth inside the cable until it’s all radiated by the antenna for a lossless transmission line. An important point to realize is that with extremely low loss transmission line, no matter what the SWR, most of the power can get delivered to the antenna.

Stando all'autore in questo contesto specifico la perdita è trascurabile, la potenza trasferita alla antenna è presso che la stessa.
L'autore però dice anche più avanti che quanto sopra è valido per quel contesto ben specifico , ci sono poi svariate altri fattori che bisogna considerare e che il tutto non può nella realtà essere semplificato in quel modo (più avanti analizza altre situazioni).

73.

Modificato da - I2BRT in data 12/10/2016 09:41:55

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IU0BNG

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Inserito il - 12/10/2016 : 09:55:39
Esatto FGB, proprio da quell'articolo nasce il mio dubbio. Si è sempre detto che con swr di 3 la potenza riflessa è del 25 %, cosa vuol dire, che al punto di alimentazione arriva il 75 % o ne arriva di più? Claudio


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iz2hfg

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Inserito il - 12/10/2016 : 10:04:16

Caro Claudio,
Penso di poter rispondere, se ho compreso bene le domande in questo modo:

Non è una prerogativa che l'antenna di per se sia risonane o non risonante, quindi che lo sia o meno dipende dalla lunghezza elettrica dell'antenna in base alla lunghezza d'onda, ma tutto questo deve essere preso nel contesto specifico e non in assoluto anche perché non è possibile ragionare ignorando la resistenza di irradiazione espressa (come dire "nativa") ed ancora, per quanto riguarda i cavi sotto vedi un grafico preso da Antenna Book ARRL che spiega l'attenuazione aggiuntiva della linea causata da ROS.

Ad esempio (dati tratti dal documento) su una linea con attenuazione propria pari a 2dB ove sia presente un ROS=7:1, dal grafico sopra è evidente la presenza di
attenuazione aggiuntiva, attenuazione di 2,5dB causata dal ROS e questo porta l'attenuazione totale a 4,5dB.

Con questi dati se ragioniamo in termini di potenza, considerando ad esempio un TX di 100W, sul bocchettone d'uscita arrivano ~60W (att. linea) meno la potenza riflessa (val.ROS) otteniamo ~27W sul punto di alimentazione dell'antenna e la potenza riflessa che arriva al TX (- att.linea) è ~20W.

Da qui i 27W che sono effettivamente irradiati e quali dissipati dipende........poiché (rischiando però di andare fuori tema ed aprendo altre considerazioni) se per semplicità ragioniamo in una verticale, dobbiamo considerare anche le "perdite di terra", perdite assimilabili ad una resistenza aggiuntiva che appunto si somma alla resistenza di irradiazione propria del tipo di antenna e alla fine determina l'impedenza risultante del sistema radiante sul punto di alimentazione, da qui possiamo affermare che:

<< L'efficienza di una antenna verticale sta nel mantenere la resistenza di radiazione al valore più alto possibile in relazione alle perdite di terra, indipendentemente dal valore di ROS espresso >>

Un abbraccio!

Modificato da - iz2hfg in data 12/10/2016 10:07:18

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IU0BNG

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Inserito il - 12/10/2016 : 10:24:33
Sì Franco, d'accordissimo. Proprio in base al grafico che mi hai mostrato scaturisce la necessità di tenere l'swr basso sulla linea, ossia sul "mezzo di trasferimento" della potenza. E sempre da quel grafico appare come, anche immaginandolo lungo mezza lambda, se c'è una grossa attenuazione la potenza riflessa che torna all'rtx, appunto, attenuata, falserà in meglio la lettura dell'swr in stazione. Fin qui mi sembra chiaro. Quindi, IN QUALUNQUE CONTESTO con swr di 3, per esempio, l'amtenna riflette il 25 % della potenza che riceve, al netto ovviamente delle perdite (intrinseche ed aggiuntive) per l'swr presente sulla linea? E di questo che non sono più tanto sicuro. Claudio


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iz2hfg

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Inserito il - 12/10/2016 : 11:34:39

Si ma quello che mi preme ribadire e questo dal primo intervento è semplicemente che il ROS deve essere preso per quello che esprime.

Il ROS non deve essere associato alla capacità dell'antenna di irradiare (o meno) un'onda elettromagnetica poiché basarsi esclusivamente sul ROS che tale
antenna esprime non dice nulla sulla effettiva capacità di irradiare dell'antenna stessa e l'esempio delle verticali con le relative perdite di terra è evidente.

Analogamente l'impedenza sul punto di alimentazione è sempre (o quasi sempre) "adattabile" attraverso circuiti esterni o altri artifici, sempre che gli stessi siano progettati e realizzati a regola d'arte ed all'intero dei limito fisici e/o di progetto.
In questo modo rendiamo << l'impedenza del generatore complessa coniugata a quella del carico >>, ma da qui, come dire...........che tale "coerenza" indichi per forza irradiazione (anche se sarà comunque maggiore annullando le perdite dovute al disadattamento) è una falsità ideologica........

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IU0BNG

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Inserito il - 12/10/2016 : 12:57:15
Quindi il ros riguarda solamente il trasferimento di energia dal trasmettitore al carico. Allora è esatto dire che un disccoppiamento di, per esempio 10, gestito da un accordatore in stazione, comporta il problema dell'attenuazione aggiuntiva sulla linea? Mi spiego, prendendo un esempio dalla tabella che hai pubblicato. Ho una sessantina di metri RG213, che ha 28 MHz mi danno un'attenuazione di 2 db. Il Ros di 10 aggiunge altri 3,5 db per un totale di 5,5 db di attenuazione. Quello che vorrei sapere è se la potenza che viene trasferita, ossia 28 watt se ho fatto bene i conti con 5,5 db di attenuazione, è la stessa sia che l'swr di 10 sia dovuto ad un carico di 500 + 0j sia che sia dovuto ad un carico di TOT + ALTROTOTj. In parole povere, se l'swr di 10 è dovuto ad un carico risonante oppure è dovuto ad un carico non risonante, avendo accordato il tutto in stazione ottenendo swr unitario, complessoconiugando il punto dove alimento l'antenna, non cambia nulla nel traferimento della potenza? Arrivano sempre 28 watt? Grazie. Claudio


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Inserito il - 12/10/2016 : 14:30:28
Provo a fare un esempio un po' estremizzato. Mi sono ricavato i valori dalla carta di Smith, spero di avere fatto bene i calcoli. Da una parte ho un'antenna di 500 + 0j, modulo di impedenza 500 ed swr di 10. Dall'altra ho un'antenna 50 + 150j, modulo di impedenza 158, swr di circa 10. Quotando l'articolo di QST, "a given SWR behaves the same on a transmission line whether it’s reactive or resistive", all'antenna dorebbero arrivare 28 watt (considerando l'attenuazione totale di 5,5 db) sia nel caso di risonanza che nell'altro caso. Certo considerando una resistenza di terra di, mettiamo 10 ohm, nel caso della risonanza si ha che il 98 % della potenza va in antenna e 2 % a terra, mentre nel caso non risonante l'83 % va in antenna ed il 17 % a terra. Ma mi domando, quel 67% di segnale che dovrebbe rimbalzare indietro dall'antenna a causa dell'swr di 10, dove lo devo applicare? Secondo me ai 28 watt, quindi all'antenna arriverebbero circa 9 watt. Ma non ne sono così sicuro. Grazie. Claudio
Modificato da - IU0BNG in data 12/10/2016 14:38:35


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iz2hfg

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Inserito il - 12/10/2016 : 14:40:06

Claudio,
Se ho capito bene, nel Tuo esempio il ROS sul punto di alimentazione dell'antenna è 10:1 e cioè consideriamo sempre ROS unitario quando "Z=50+j0", ma se l'adattamento di impedenza è fatto in stazione, presentando quindi al TX "Z=50+j0", all'antenna arriveranno i 28W che indicavi con la potenza riflessa che insisterà sul circuito di adattamento.

Viceversa se l'adattamento d'impedenza è fatto sul punto di alimentazione, quindi semplificando, il TX vede ROS già unitario, allora l'attenuazione aggiuntiva della linea causata dal ROS 10:1 non c'è, ma non solo, infatti se il circuito di adattamento consentisse - in teoria - di esporre "Z=500+j0" lato antenna e "Z=50+j0" lato linea, di fatto saremmo sempre in regime di ROS unitario ed allora non ci sarebbe alcuna perdita per ROS.
Ovviamente poi è da vedere quanto in realtà risulta essere il rendimento del circuito utilizzato per l'adattamento di impedenza, ma questa è tutta un'altra storia..........

Modificato da - iz2hfg in data 12/10/2016 14:43:37

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Inserito il - 12/10/2016 : 14:54:03
Se l'adattamento è fatto sul punto di alimentazione con un accordatore remoto allora ho già riportato il suddetto punto a 50 + 0j, e su questo siamo tutti d'accordo, sulla linea non ci sono stazionarie e l'swr vale 1. Tutta la potenza viene trasferita al netto dei 2 db dovuti al cavo, prendendo l'esempio precedente. È quando accordo in stazione, facendo vedere all'rtx un'impedenza di 50 + 0j che non ho capito dove va a finire il 67% dei 28 watt. Le tabelle dell'swr, quelle che dicono che con swr di 3 il 25 % della potenza viene riflessa, dicono anche che con swr di 10 viene riflessa il 67 % della potenza, ergo i due terzi. Cosa succede a questi due terzi? Scaldano il cavo? In caso di sistema bilanciato il cavo non emette, con qualunque swr, quindi o si scalda il cavo o si scalda l'accordatore. Ragazzi, vi sto sfinendo, lo so, ma a me l'argomento apoassiona... Claudio
Modificato da - IU0BNG in data 12/10/2016 14:55:25


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Inserito il - 12/10/2016 : 15:11:40
A meno che io non stia prendendo fischi per fiaschi (cosa altamente probabile) e stia applicando due volte la diminuzione del 67 %. Ossia, la linea in regime di swr unitario perde 2 db, sempre in quell'esempio. Poi, in virtù dellswr 10 che si ha fra fine della linea ed inizio dell'antenna, con quest'ultima che rimbalza i due terzi della potenza, si ha che la perdita totale è di 5,5 db. Ossia i 3,5 db aggiuntivi sono comprensivi della potenza riflessa e computata per la perdita ad swr unitario. Solo così riuscirei a spiegarmi il vantaggio dell'utilizzo di linee ad alta impedenza. Con una linea a 450 ohm ed un'antenna che ha swr 10 sul punto di alimentazione l'swr vale circa 1,1, quindi non si avrebbe potenza riflessa. Dove questa ci sarebbe, ossia fra la radio e l'accordatore, la linea è talmente corta che le perdite sarebbero minime. E' giusto? Grazie. Claudio
Modificato da - IU0BNG in data 12/10/2016 15:13:44


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iz2hfg

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Inserito il - 12/10/2016 : 15:18:35

IU0BNG ha scritto:

Se l'adattamento è fatto sul punto di alimentazione con un accordatore remoto allora ho già riportato il suddetto punto a 50 + 0j, e su questo siamo tutti d'accordo, sulla linea non ci sono stazionarie e l'swr vale 1. Tutta la potenza viene trasferita al netto dei 2 db dovuti al cavo, prendendo l'esempio precedente.
È quando accordo in stazione, facendo vedere all'rtx un'impedenza di 50 + 0j che non ho capito dove va a finire il 67% dei 28 watt. Le tabelle dell'swr, quelle che dicono che con swr di 3 il 25 % della potenza viene riflessa, dicono anche che con swr di 10 viene riflessa il 67 % della potenza, ergo i due terzi. Cosa succede a questi due terzi? Scaldano il cavo? In caso di sistema bilanciato il cavo non emette, con qualunque swr, quindi o si scalda il cavo o si scalda l'accordatore.
Ragazzi, vi sto sfinendo, lo so, ma a me l'argomento apoassiona...
Claudio

Azzzzzzzzz.......abbiamo scritto molto, forse troppo

ed alla fine si rischia di divagare, comunque la risposta è forse scritta due/tre interventi prima.............

<<..... se ragioniamo in termini di potenza, considerando ad esempio un TX di 100W, sul bocchettone d'uscita arrivano ~60W (att. linea) meno la potenza riflessa (val.ROS) otteniamo ~27W sul punto di alimentazione dell'antenna e la potenza riflessa che arriva al TX (- att.linea) è ~20W...>>

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iz2hfg

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Inserito il - 12/10/2016 : 15:34:03

IU0BNG ha scritto:

A meno che io non stia prendendo fischi per fiaschi (cosa altamente probabile) e stia applicando due volte la diminuzione del 67 %. Ossia, la linea in regime di swr unitario perde 2 db, sempre in quell'esempio. Poi, in virtù dellswr 10 che si ha fra fine della linea ed inizio dell'antenna, con quest'ultima che rimbalza i due terzi della potenza, si ha che la perdita totale è di 5,5 db. Ossia i 3,5 db aggiuntivi sono comprensivi della potenza riflessa e computata per la perdita ad swr unitario. Solo così riuscirei a spiegarmi il vantaggio dell'utilizzo di linee ad alta impedenza. Con una linea a 450 ohm ed un'antenna che ha swr 10 sul punto di alimentazione l'swr vale circa 1,1, quindi non si avrebbe potenza riflessa. Dove questa ci sarebbe, ossia fra la radio e l'accordatore, la linea è talmente corta che le perdite sarebbero minime. E' giusto?
Grazie.
Claudio

Il vantaggio delle linee ad alta impedenza è principalmente questo:

L'attenuazione dichiarata dal produttore è sempre quella misurata sulla propria impedenza caratteristica e la bassa attenuazione esposta è presente perché da una parte c'è solo una piccola % della potenza applicata che viene dissipata in calore (resistenza del conduttore), ma soprattutto perché con un carico da 450 Ohm, la corrente, a parità di potenza, è ben 3 volte più bassa della corrente che si misurerebbe in un coax da 50 Ohm!

Ora mi serve proprio un buon caffè

Modificato da - iz2hfg in data 12/10/2016 15:36:01

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IU0BNG

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Inserito il - 12/10/2016 : 15:38:27
L'ho appena preso!


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iz2hfg

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Inserito il - 12/10/2016 : 16:27:40

IU0BNG ha scritto:

L'ho appena preso!

Eh........saperlo lo si beveva insieme!

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IZ2UUF

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Inserito il - 12/10/2016 : 16:45:44

IU0BNG ha scritto:

Vorrei innanzitutto ringraziarvi per il contributo che state apportando.
Io ho ancora un dubbio.
Mettiamo che il mio trasmettitore emetta 100 watt e che la linea di trasmissione sia un metro di RG213, quindi con perdita praticamente trascurabile. Mettiamo che la mia antenna, non risonante su quella frequenza, presenti un swr pari a 3.
E' corretto dire che l'antenna in quel punto di alimentazione riflette 25 watt e che quindi gliene giungano 75 da poter utilizzare (meno ovviamente quella minima parte che sii è persa nel metro di cavo)?
Se è così (e non ne sono affatto sicuro, perchè quei 25 watt respinti dall'antenna verranno a loro volta respinti dalla radio e quindi alla fine sempre all'antenna giungeranno), poichè ho messo come condizione che l'antenna non è risonante, quanti di questi 75 watt andranno in potenza attiva? Tutti o solo una parte?

Ciao Claudio.

Per provare a rispondere alla tua domanda mi servirò dei componenti "perfetti" che popolano i modelli matematici.
Per esempio, le regole fisiche che si applicano ad un cavo da quattro soldi, si applicano anche ad un cavo a bassissima perdita e devono valere anche se questa "perdita" è portata all'estremo virtuoso, cioè a zero.
Il bello della realtà virtuale dei modelli è che ogni elemento gioca con chiarezza un solo ruolo ed i fenomeni possono essere analizzati senza inquinamenti esterni che confondono le idee.
Pertanto prendiamo il tuo caso e lo schematizziamo con tre componenti perfetti:

4,59 KB

Il TX è perfettamente lineare e si comporta come il suo equivalente di Thévenin. Il cavo coassiale ha perdita zero. L'antenna è costruita con materiali che hanno resistenza in DC nulla.
Qualunque modello di ragionamento andremo ad adottare, dovrà "reggere" anche quando applicato a questo schema.

La prima regola basilare che viene sistematicamente negata è la Legge di conservazione dell'energia: se in un componente viene immessa una certa potenza (energia per unità di tempo), deve necessariamente uscire la stessa potenza. Oggetti in cui si inseriscono 100W e ne escono 28, non ne esistono.

Esaminiamo quindi lo schema. Il TX produce 100W e li immette nel coassiale tramite la connessione "A".
Il coassiale è a perdita zero (resistenza nulla) per cui tutta la potenza che entra da "A" esce necessariamente da "B".
L'antenna riceve 100W da B, non ne può dissipare in calore perché a resistenza nulla e quindi la irradia sotto forma di radiofrequenza.
Il risultato è che se il TX produce 100W, l'antenna irradia 100W qualunque sia la sua forma, impedenza o risonanza.

Ora ti starai sicuramente chiedendo come il concetto di "potenza riflessa" si incastri in tutto ciò. Che senso hanno tutti i calcoli sul ROS?

Il difetto del ragionamento è che il trasmettitore TX (ideale) non è un generatore di potenza costante, ma un generatore di tensione costante con in serie una resistenza pari alla sua impedenza d'uscita. Quello che il TX "vede" al suo bocchettone è una impedenza, cioè una R e una X. Il "come" sia ottenuta (antenna, carico fittizio, trasformatore d'impedenza, ecc.) è un dettaglio che il TX non può sapere e di cui a lui non frega niente.

Ecco lo schema:

6,19 KB

Supponiamo che V generi una tensione di 100V_RMS e che Z₀ sia 50+j0.
Calcoliamo usando la legge di Ohm la potenza che si sviluppa su Z_L.

La formula per calcolare la potenza su Z_L è basata sulla legge di Ohm (P=V²/R).
La potenza complessa su Z_L è:

P_L=(V²) * Z_L / ((Z₀+Z_L) * Conjugate(Z₀+Z_L))

La parte reale di P_L è la potenza attiva mentre quella immaginaria è la potenza reattiva.
Nel caso di impedenze solo reali, la formula si riduce a:

P_L=(V²) * Z_L / (Z₀+Z_L)²

Prendiamo il caso Z_L=50+j0.

Abbiamo che P_L=(100V_RMS²) * 50 / (50+50)² = 50W_RMS

La prima prova che puoi fare è mettere valori a piacere per Z_L diversi da 50: vedrai che non riuscirai mai ad ottenere 50 o più watt.
Questa è la massima potenza che questo circuito può erogare su Z_L e lo fa solo se Z_L=conjugate(Z₀) (Maximum power transfer theorem).

Ora, supponiamo di avere Z_L=130+j0. Con i vari calcolatori online vediamo che il ROS è di 2.6 e la potenza riflessa è del 19.8%.
Proviamo ad usare la formula di cui sopra:

P_L=(100V_RMS²) * 130 / (50+130)² = 40.1235W_RMS

cioè l'80.2% di 50W e guarda caso manca all'appello esattamente il 19.8% della potenza massima erogabile.

Anche nel circuito perfetto, la potenza non sparisce nel nulla: semplicemente, più il carico è disadattato, meno potenza il generatore di tensione riesce a trasferirvi per mera applicazione della legge di Ohm.

Per rispondere in modo sparso a qualche altra tua domanda, ci sono infinte combinazioni di R e X per Z_L che producono lo stesso ROS. Per tutte queste combinazioni, la potenza che il generatore sarà in grado di trasferivi sarà la stessa.

Proviamo a frapporre un accordatore tra TX e antenna:

7,72 KB

Dentro l'accordatore vi sono condensatori e induttanze, che nel mondo perfetto sono componenti reattivi, cioè incapaci di consumare energia.

L'accordatore converte l'impedenza in ingresso Z₀ in quella d'uscita Z_L. Il risultato è che il TX si trova ad alimentare una L_L ideale e riesce ad erogare la potenza massima. I componenti reattivi all'interno dell'accordatore convertono tensione e differenza di fase con la corrente in modo da alimentare correttamente il carico consecutivo.

Ciaoo
Davide

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iz2hfg

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Inserito il - 12/10/2016 : 19:28:44

Davide attenzione però, perché nel Tuo disegno (che riporto sotto) si potrebbe supporre che dopo l'adattamento, sul punto di alimentazione dell'antenna, sia presente tutta la potenza fornita dal TX ma non è così.

Infatti tra il circuito di adattamento e l'antenna stessa c'è la linea con la sua impedenza caratteristica e visto che non siamo in regime di ROS unitario tale impedenza non può essere la stessa espressa dal carico, no scusa, "complessa coniugata", da qui necessariamente l'instaurarsi delle perdite già citate.

Per annullare le perdite si deve effettuare l'adattamento sul punto di alimentazione dell'antenna.

Infatti se osservo lato TX, il TX stesso vedrà ROS unitario, la linea per via del circuito di adattamento installato a monte lavorerà senza perdite dovute al ROS, da qui il circuito di adattamento esporrà al carico ROS unitario e di fatto l'impedenza del generatore sarà complessa coniugata a quella del carico.

That's all folks!

Modificato da - iz2hfg in data 12/10/2016 19:54:10

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IU0BNG

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Inserito il - 12/10/2016 : 23:08:49
Davide, Ti ringrazio infinitamente del tuo post. Mi fai sempre crescere come radioamatore. A presto. Claudio
Modificato da - IU0BNG in data 12/10/2016 23:09:15


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IZ2UUF

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Inserito il - 13/10/2016 : 01:14:27

iz2hfg ha scritto:

Davide attenzione però, perché nel Tuo disegno (che riporto sotto) si potrebbe supporre che dopo l'adattamento, sul punto di alimentazione dell'antenna, sia presente tutta la potenza fornita dal TX ma non è così.

Ciao Franco.

Invece è esattamente così: nel modello qui riportato, sul punto di alimentazione dell'antenna è presente tutta la potenza erogata dal TX.
Ed è presto spiegato.
L'accordatore riceve 100W perché presenta impedenza al TX coniugata, cioè 50 ohm: il TX è adattato e quindi eroga la sua massima potenza.
Una volta che l'accordatore comincia a ricevere 100W, se non vuole contraddire il principio della conservazione dell'energia, deve erogare verso l'esterno 100W.
I 100W ricevuti dall'accordatore possono essere convogliato all'esterno o tramite calore, o tramite corrente elettrica verso il cavo coassiale.
Perché diventi calore (o sia consumata in qualunque altro modo) è necessario che all'interno dell'accordatore vi siano componenti resistive. Invece dentro il mio accordatore ci sono induttanze e condensatori perfetti, cioè puramente reattivi (=con componente resistiva nulla).
Essendo componenti puramente reattivi, essi non possono dissipare potenza per cui, dopo aver trasformato la combinazione corrente/tensione (cioè fatto un adattamento di impedenza), non possono far altro che erogare i 100W che hanno ricevuto verso la linea di trasmissione.

La linea di trasmissione è anch'essa ideale. Né i conduttori né il dielettrico hanno alcuna componente resistiva, per cui per poter rispettare il principio di conservazione dell'energia, tutta la potenza ricevuta deve essere erogata immutata all'antenna semplicemente perché non ci sono altri posti dove possa andare.

L'antenna è costituita da conduttori anch'essi perfetti, con resistenza zero. Tutta la componente resistiva dell'antenna è resistenza di radiazione e i 100W sono stati erogati sotto forma di radiofrequenza.

Nel sistema suddetto non ha alcuna importanza dove sia messo l'accordatore, l'impedenza della linea o quella dell'antenna: tutto quello che esce dal TX viene sempre trasmesso sotto forma di radiofrequenza.

Ora, proviamo ad esaminare i partecipanti con una visione più realistica.
Partiamo dall'accordatore: la componentistica al suo interno avrà certamente delle componenti resistive capaci di dissipare in calore parte dell'energia ricevuta. La percentuale di potenza dissipata dipenderà però dalla qualità costruttiva: l'energia dissipata in calore dall'accordatore può variare dal "quasi 100%" fino al "quasi 0%", quando si impiegano condensatori ed induttanze di grande qualità. L'energia dissipata dall'accordatore dipende fondamentalmente dalla sua qualità costruttiva, non è un dato fisso determinato dal valore del ROS.

Esempio di tuner con efficienza "quasi 0" (cioè tutto in calore):

3,82 KB

Passiamo all'elemento successivo, la linea di trasmissione. Abbiamo visto che, in base a quanto bene è fatto l'accordatore, essa può ricevere quasi nulla o quasi tutta la potenza originariamente prodotta dal TX. In ogni caso la linea di trasmissione si prende in carico la potenza che riceve e la trasporta al carico; la quantità che viene dissipata in calore dalla linea dipende dall'intensità della corrente e dalla resistenza dissipativa di conduttore e dielettrico. Se il carico è disadattato rispetto alla linea (es. si usa un cavo a 50 ohm per collegare un'antenna a 300), la corrente sulla linea stessa aumenta e di conseguenza, per la legge di Ohm, aumenta al quadrato la potenza dissipata in calore. Anche qui, però, la quantità di potenza dissipata, dato un certo ROS, non è fissa: dipende da quanto è lunga la linea, dalla qualità dei suoi materiali (conduttore e dielettrico) e dal rapporto tra la corrente e la tensione, cioè dalla sua sua impedenza caratteristica.
Ad esempio, una linea a 50 ohm, per trasportare potenza usa molta corrente e poca tensione, mentre una linea a 450 ohm usa molta tensione e poca corrente. Per questa ragione, a parità di resistenza del conduttore, le perdite dissipative su una linea a 450 ohm sono enormemente inferiori. Non per niente l'ENEL trasporta la corrente ad alta tensione e l'antenna doublet funziona così bene.

Il ragionamento siccome il ROS è 3 allora all'antenna arriva il 25% della potenza erogata dall'apparato è completamente privo di fondamento: come si evince da quanto sopra esposto, la potenza che arriva in antenna in tali condizioni può variare in una qualunque valore compreso tra il 100% (componenti ideali) allo 0% (componenti ideali totalmente resistivi); i casi reali si troveranno in casistiche intermedie entro un'ampia forchetta. Certo non può essere un x% fisso unicamente determinato dal ROS, perché, come abbiamo visto, se così fosse cadrebbero svariati principi fisici fondamentali.

In definitiva, nei casi reali, nel punto di alimentazione dell'antenna non è mai presente tutta la potenza erogata dal TX. Quanta ne è presente non è però un dato che si possa calcolare a partire dal ROS, men che meno il dato di "potenza riflessa" che si prende dalle tabelle. Essa è un valore che può variare entro enormi margini e dipende fondamentalmente da come sono combinate le resistenze dissipative e le correnti nei circuiti precedenti. Tant'è che, come abbiamo dimostrato, se i circuiti schematizzati nel mio disegno fossero per ipotesi composti da componenti perfetti privi di qualunque abilità dissipativa, all'antenna arriverebbe sempre il 100% della potenza erogata dalla radio qualunque ROS avesse.

Ciaoo
Davide

Modificato da - IZ2UUF in data 13/10/2016 01:26:34

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iz2hfg

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Inserito il - 13/10/2016 : 10:05:51

Caro Davide
Ogni riferimento al "comportamento ideale" è assolutamente necessario, quindi sfondi una porta aperta............tuttavia per sgombrare il campo da qualunque equivoco si deve ribadire che l'ipotesi è esclusivamente nel contesto "ideale".

Purtroppo per noi viviamo nel contesto "reale" ed allora nello specifico dobbiamo prima capire e molto bene dove sono le possibili perdite e se modificando lo scenario, siamo in grado di ridurle e/o virtualmente annullarle, poiché è qui che si gioca la partita.

Un abbraccio!

Modificato da - iz2hfg in data 13/10/2016 10:08:46

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ex iw1awh

Inserito il - 13/10/2016 : 10:37:43

IU0BNG ha scritto:

Davide,
Ti ringrazio infinitamente del tuo post. Mi fai sempre crescere come radioamatore.
A presto.
Claudio

+1 : spieghi veramente molto bene !
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iz0inx

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Inserito il - 13/10/2016 : 11:17:59

Da quanto sopra dottamente esposto in questa interessantissima discussione sembrerebbe evincersi che non ci sia modo per chi, dotato della strumentazione di cui può disporre il radioamatore medio (SWR meter, wattmetro, VNA), intenda capire quanta RF, di quella in uscita dal TX, sia in effetti irradiata dall’antenna che sta testando e/o mettendo a punto.
E’ così?

Forse potrebbe essere utile qualche altro strumento, come ad esempio un Amperometro RF (come quello descritto qui: http://www.iz2uuf.net/wp/index.php/...erometro-rf/), ma mi domando se ci sia in generale modo per capire e misurare l’efficienza di un antenna con misure e prove sperimentali effettuate sul punto di alimentazione, sia quello posto in stazione che quello alla base dell’antenna stessa.

Forse sono in grado di capire che all’altro capo della linea di trasmissione c’è un carico fittizio quando misuro 50 ohm in cc, ma che modo ho di valutare e misurare tutte le altre possibilità per quanto riguarda la RF effettivamente irradiata?
Dunque l’unico modo è quello di effettuare delle simulazioni al computer?

Ciao,
Fil

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IZ2UUF

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Inserito il - 13/10/2016 : 11:35:44

iz0inx ha scritto:

Da quanto sopra dottamente esposto in questa interessantissima discussione sembrerebbe evincersi che non ci sia modo per chi, dotato della strumentazione di cui può disporre il radioamatore medio (SWR meter, wattmetro, VNA), intenda capire quanta RF, di quella in uscita dal TX, sia in effetti irradiata dall’antenna che sta testando e/o mettendo a punto.
E’ così?

Forse potrebbe essere utile qualche altro strumento, come ad esempio un Amperometro RF (come quello descritto qui: http://www.iz2uuf.net/wp/index.php/...erometro-rf/), ma mi domando se ci sia in generale modo per capire e misurare l’efficienza di un antenna con misure e prove sperimentali effettuate sul punto di alimentazione, sia quello posto in stazione che quello alla base dell’antenna stessa.

Forse sono in grado di capire che all’altro capo della linea di trasmissione c’è un carico fittizio quando misuro 50 ohm in cc, ma che modo ho di valutare e misurare tutte le altre possibilità per quanto riguarda la RF effettivamente irradiata?
Dunque l’unico modo è quello di effettuare delle simulazioni al computer?

Ciao Fil.

Esatto, non c'è modo per misurare in stazione quanto viene irradiato dall'antenna.
Possiamo misurare quanto viene immesso nell'antenna misurando l'impedenza della stessa nel punto di alimentazione e misurando la tensione che si sviluppa sui suoi capi. A questo punto la legge di Ohm ci dice qual'è la potenza che viene "assorbita" dall'antenna. Quanta vada in calore e quanta in RF, però non lo sappiamo.
Però possiamo valutare quanta potenza abbiamo perso nella catena linea di trasmissione-circuiti di adattamento.

Ciaoo
Davide

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