Yagi LFA 9el. 2m - ARI Vittorio Veneto

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Yagi LFA 9 el. per i 2m (144,000-144,600 MHz)
by I3RKE
Progetto per la costruzione di un'antenna Yagi LFA (Loop Fed Array) per i 2m, con boom da 4,6m. L'antenna è composta da elementi direttori e riflettori come le normali Yagi, mentre il radiatore è costituito da un dipolo ripiegato complanare e non ortogonale agli altri elementi, come siamo abituati a vederlo. Per maggiori dettagli sui vantaggi di questa soluzione si faccia riferimento al sito dell'inventore G0KSC, dove si trovano anche molte suggerimenti pratici per la sua realizzazione.

PRESTAZIONI ATTESE
Gain:           14,12dBi @ 144,300MHz
F/B:             25,46dB @ 144,300MHz
Peak Gain:  14,22dBi
Peak F/B:    26,32dB
SWR:           <1,12:1 da 144,000MHz a 144.600MHz


Fig. 1: vista complessiva con le misure costruttive dei vari elementi (disegno non in scala).

MATERIALI

  • 4,6m di tubo in alluminio quadro 40x40x2mm
  • 1m di tubo in alluminio quadro 35x35x2mm (*)
  • 2m di tubo in alluminio tondo Ø13mm
  • 0,5m di tubo in alluminio tondo Ø10mm
  • 5m tondino in alluminio Ø6mm
  • 1,2m di piatto in alluminio 100x6mm (per flange fissaggio boom-mast)
  • 8 blocchetti in plastica x elementi Ø6mm (~1,6 € cad.)
  • 2 blocchetti in plastica x elementi Ø13mm (~1,5 € cad.)
  • 1 blocchetto in metallo x elementi Ø13mm (~1,5 €)
  • 20 rivetti filettati M6 in alluminio (~1 € cad.)
  • 4 fascette strigi tubo Ø13mm inox
  • viteria varia in acciaio inox
  • 1 balun in ferrite (~40 €), oppure choke di 4 spire eseguito col cavo di discesa
(*) Per rendere l’antenna trasportabile, il boom può essere convenientemente costruito assemblando 2 spezzoni di tubo 40x40x2mm uniti da un rinforzo concentrico in tubo quadro 35x35x2mm. La giunzione andrebbe posta in corrispondenza della flangia che fissa tra di loro anche boom e mast, usando cavallotti ad U con relative selle. In calce all'articolo trovate il link al disegno con i dettaglio delle flange di fissaggio boom–mast.


Fig. 2: vista dei blocchetti usati per il fissaggio dei vari elementi

COSTRUZIONE
Le distanze tra gli elementi si intendono asse-asse, mentre le lunghezze degli stessi si intendono esterno-esterno (fig.1). Gli elementi DE1 e DE2 sono collegati all'estremità da un tubo da 10mm sagomato ad "U", che permette di regolarne le dimensioni. Le misure riportate in fig.3 si riferiscono al dipolo ripiegato una volta assemblato, me è consigliata la messa a punto in opera con l’ausilio di un VNA per raggiungere la corretta impedenza.

Fig. 3: dipolo ripiegato con le misure costruttive
L’alimentazione è al centro dell’elemento DE1, qui i tubi d’allumino sono interrotti a formare un gap di 10mm e vengono avvitati i codini del cavo coassiale di discesa (fig. 4), o alternativamente quelli del balun in ferrite. I due codini (calza e centrale) devono essere di lunghezza minima perché sono parte radiante dell’antenna e vanno isolati e protetti con nastro auto-vulcanizzante. Usare dei capicorda ad occhiello per la connessione a DE1.
I tubi in alluminio che formano DE1 sono fissati da blocchetti plastici avvitati su una piastra in policarbonato (o plexiglass), a sua volta fissata al boom con viti autofilettanti inox Ø4,8x16mm. Da notare il cilindretto plastico (L=100mm in Delrin preferibilmente, Nylon o altro ottimo isolante) inserito all’interno dei tubi in alluminio per irrigidire il punto di alimentazione e la zona di fissaggio.
L’antenna va alimentata tramite un balun 1:1, che può essere reallizzato con uno spezzone di cavo coassiale su cui sono state infilati almeno 10 anelli di ferrite di diametro congruente a quello del cavo usato (fig. 4 - foto a destra), oppure avvolgendo 4 spire del cavo coassiale di discesa su un tubo Ø50mm usato come sagoma (fig. 5).
 
Fig. 4: dettagli di fissaggio dell’elemento DE1 sul boom e del punto di alimentazione (soluzione A). Nella foto si può vedere la versione con balun 1:1 realizzato da uno spezzone di cavo coassiale su cui sono stati infilati degli anelli di ferriti.

Fig. 5: esempio di "choke" che nel nostro caso andrà creato avvolgendo 4 spire del cavo coassiale di discesa su un tubo Ø50mm usato come sagoma.


Fig. 6: Versione con balun 1:1 realizzato col cavo di discesa. Si noti il passaggio del cavo attraverso il boom realizzato il più vicino possibile al punto di alimentazione.

Fig. 7: soluzione alternativa con i blocchetti per DE1 fissati da squadrette in alluminio 40x40x3mm (soluzione B).  
L’elemento DE2 viene invece fissato al boom mediante un blocchetto in zama (fig. 8). Avere il punto centrale del radiatore equipotenziale con il boom e il mast è utile ad evitare l’accumulo di carica statica. Il riflettore ed i 7 direttori vengono invece fissati al boom con un blocchetto di materiale plastico (fig. 9).
Fig. 8: fissaggio DE2 con blocchetto in zama.


Fig. 9: fissaggio di riflettore e direttori con blocchetti plastici.

SIMULAZIONE e DIAGRAMMI

Fig. 10: vista dell'antenna nello spazio 3D.


Fig. 11: diagramma di radiazione orizzontale in spazio libero.


Fig. 12: diagramma di radiazione verticale in spazio libero.

SIMULAZIONE su terreno reale (pastoral, heavy clay) h=10m


Fig. 13: diagramma di radiazione verticale. Angolo principale di radiazione molto basso (3°).
N.B. Il guadagno appare più elevato a causa dell’effetto di riflessione del terreno che deforma il lobo.


Fig. 14: SWR

CREDITI
Original design of Justin Johnson G0GSK, reworked by I3RKE.
Disegni di IW3HNP Luca.

Leonardo Gardin
I3RKE/AC2OG
gardin.leo@gmail.com

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Ultimo aggiornamento 4 Agosto 2020
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