L'antenna è uno degli elementi più importanti di una stazione radioamatoriale. La sua scelta e la sua installazione possono influenzare in modo significativo la qualità dei collegamenti, sia in trasmissione sia in ricezione.
Non esiste una soluzione valida per ogni situazione: frequenza, spazio disponibile, posizione, ambiente e tipo di attività devono essere valutati insieme.
5.1 Che cos'è un'antenna
L'antenna è il dispositivo che permette di trasferire l'energia del trasmettitore nello spazio sotto forma di onde elettromagnetiche e, durante la ricezione, di raccogliere parte dell'energia presente nel segnale radio.
In pratica, l'antenna rappresenta il punto di collegamento tra l'apparato radio e lo spazio libero.
Esistono moltissimi tipi di antenne, progettati per frequenze, modalità di installazione e applicazioni differenti.
5.2 La frequenza determina le dimensioni
Uno dei primi aspetti da comprendere è il rapporto tra frequenza e dimensioni dell'antenna.
A frequenze più basse corrispondono lunghezze d'onda maggiori e, generalmente, antenne fisicamente più grandi.
Per questo motivo un'antenna destinata alle HF può richiedere diversi metri di spazio, mentre un'antenna per i 2 metri o per i 70 centimetri può avere dimensioni molto più contenute.
La lunghezza d'onda è quindi uno degli elementi fondamentali da considerare quando si progetta o si sceglie un'antenna.
5.3 Le antenne più comuni
Nel mondo radioamatoriale vengono utilizzati moltissimi tipi di antenna. Tra i più conosciuti troviamo:
- Dipolo – costituito generalmente da due elementi conduttivi e molto utilizzato sulle bande HF.
- Verticale – sviluppata principalmente in verticale, molto diffusa per VHF e UHF e utilizzata anche in HF.
- End-Fed – alimentata da una delle estremità, particolarmente interessante quando lo spazio disponibile è limitato.
- Loop – realizzata formando un percorso chiuso, con diverse configurazioni possibili.
- Yagi – antenna direttiva composta da più elementi, utilizzata soprattutto quando si vuole concentrare maggiormente la radiazione in una determinata direzione.
Ogni tipo di antenna presenta caratteristiche differenti e può essere più adatto a determinate attività.
5.4 Antenne per HF, VHF e UHF
Anche la scelta dell'antenna è strettamente legata alla banda utilizzata.
Per le HF sono comuni dipoli, antenne End-Fed, verticali, loop e altre configurazioni che possono richiedere dimensioni importanti.
Per le VHF e UHF vengono utilizzate frequentemente antenne verticali, collineari e direttive come le Yagi.
Non esiste quindi un'antenna universalmente migliore: la scelta dipende dalla frequenza, dallo spazio disponibile, dal tipo di collegamento e dalle caratteristiche dell'installazione.
5.5 L'antenna deve essere adatta alla frequenza
Un'antenna non funziona allo stesso modo su tutte le frequenze.
La sua geometria, le sue dimensioni e il sistema di alimentazione determinano il modo in cui si comporta rispetto alla frequenza utilizzata.
Un'antenna progettata per una determinata banda può quindi non essere adatta, o risultare meno efficiente, su una frequenza molto diversa.
Esistono tuttavia antenne multibanda e sistemi progettati per funzionare su più bande, spesso attraverso particolari geometrie, adattatori o sistemi di accordo.
5.6 ROS e adattamento
Quando colleghiamo un trasmettitore a un'antenna, è importante che il sistema sia correttamente adattato.
Uno dei parametri più conosciuti è il ROS, Rapporto di Onde Stazionarie, indicato anche come SWR.
Un valore di ROS contenuto indica generalmente un buon adattamento tra la linea di trasmissione e il carico rappresentato dall'antenna.
Un ROS elevato può indicare un problema di adattamento, di installazione, di collegamenti o di progettazione dell'antenna.
Misurare il ROS è quindi una delle prime verifiche che un radioamatore può effettuare durante la realizzazione o la messa a punto di un'antenna.
5.7 Il cavo coassiale
L'antenna deve essere collegata alla radio attraverso una linea di alimentazione.
Nelle installazioni radioamatoriali viene utilizzato molto frequentemente il cavo coassiale, disponibile in numerosi tipi e dimensioni.
Il cavo trasporta il segnale tra l'apparato e l'antenna, ma non è un elemento completamente trasparente: anche il cavo presenta delle perdite, che diventano particolarmente importanti aumentando la frequenza e la lunghezza del collegamento.
Per questo motivo è importante scegliere un cavo adatto alla frequenza utilizzata e realizzare correttamente i connettori.
5.8 Altezza, posizione e ambiente
Le prestazioni di un'antenna non dipendono soltanto dal suo modello. Anche altezza, posizione e ambiente circostante possono influenzare notevolmente il risultato.
Edifici, strutture metalliche, tetti, alberi e altri ostacoli possono modificare il comportamento dell'antenna.
In generale, un'antenna installata in una posizione favorevole può offrire risultati molto diversi rispetto alla stessa antenna collocata in una posizione sfavorevole.
Per questo motivo, nel radioamatorismo, l'installazione è spesso importante quanto l'antenna stessa.
5.9 La polarizzazione
Un'altra caratteristica importante è la polarizzazione dell'onda radio.
Le antenne possono essere progettate per produrre principalmente una polarizzazione verticale, orizzontale o, in particolari configurazioni, circolare.
Nelle comunicazioni terrestri VHF e UHF è molto comune utilizzare la polarizzazione verticale, soprattutto per le comunicazioni locali e attraverso i ripetitori.
In molte attività HF viene invece utilizzata la polarizzazione orizzontale, anche se la situazione può variare in funzione del tipo di antenna e del collegamento.
La polarizzazione deve essere considerata perché antenne con polarizzazioni non compatibili possono determinare perdite significative nel collegamento.
5.10 Quando lo spazio è poco
Non tutti hanno a disposizione un giardino, un traliccio o un'ampia area dove installare un'antenna.
Balconi, terrazzi, sottotetti e piccoli spazi possono comunque permettere di sperimentare diverse soluzioni.
In questi casi è possibile utilizzare antenne compatte, verticali, dipoli ripiegati, loop, End-Fed e altre configurazioni progettate per adattarsi agli spazi disponibili.
Le prestazioni possono essere inferiori rispetto a quelle di un'installazione ideale, ma anche un'antenna semplice può permettere di effettuare collegamenti interessanti e soprattutto di imparare molto.
Per il radioamatore, spesso la sperimentazione dell'antenna è parte integrante dell'attività.
5.11 Antenna e sicurezza
Un'antenna deve essere installata prestando attenzione alla sicurezza.
È necessario considerare la stabilità meccanica, il vento, i punti di fissaggio, la presenza di cavi elettrici e la distanza dalle persone.
Durante la trasmissione, inoltre, sull'antenna possono essere presenti tensioni a radiofrequenza. Per questo motivo è importante evitare il contatto con gli elementi radianti durante il funzionamento.
Anche la protezione dalle scariche atmosferiche e la corretta messa a terra dell'impianto devono essere valutate in funzione del tipo di installazione.
La sicurezza viene sempre prima delle prestazioni radio.
5.12 Sperimentare con le antenne
L'antenna è probabilmente uno degli elementi della stazione radioamatoriale che offre maggiori possibilità di sperimentazione.
È possibile confrontare antenne diverse, modificare le dimensioni degli elementi, cambiare la posizione, misurare il ROS e osservare come cambiano i risultati.
Anche piccoli cambiamenti possono produrre differenze interessanti.
Per questo motivo costruire o modificare un'antenna non significa semplicemente cercare di ottenere il segnale più forte possibile: significa soprattutto capire come funziona la propagazione delle onde radio e come l'antenna interagisce con l'ambiente circostante.
In sintesi
Frequenza → Lunghezza d'onda → Antenna → Alimentazione → Installazione → Propagazione
L'antenna è il punto in cui teoria e pratica si incontrano.
Conoscere le sue caratteristiche permette di scegliere meglio l'apparecchiatura, interpretare le misure e soprattutto sperimentare nuove soluzioni.
E non serve necessariamente avere un'installazione enorme: anche una piccola antenna, installata con attenzione e utilizzata nel modo corretto, può diventare un ottimo strumento per imparare e fare radio.