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Z-Match e Antenna Doublet

Da tempo volevo costruirmi uno Z-Match. I motivi vari:

  1. Semplice costruzione, un induttore “fisso” e due condensatori variabile.
  2.  Ottima efficienza (si tratta di fatto di un accordatore ad “L”. Più sotto sono disponibili delle misure di efficienza fatte da VK5BR, l’efficienza è molto vicina al 100% per dei discreti range di impedenza sia in 7 che in 14 Mhz)
  3. Uscita bilanciata senza l’impiego di balun ecc (in realtà è “quasi bilanciata”, diciamo che per impedenze inferiori a 1000 Ohm è quasi perfettamente bilanciata).
Figura 1 Il circuito di G-QRP, escluso il ponte  resistivo  per “misurare” le stazionarie

Figura 1 Il circuito di G-QRP, escluso il ponte  resistivo  per “misurare” le stazionarie

Come già detto si tratta nella sostanza di un accordatore ad L che utilizza un condensatore in parallelo a due avvolgimenti dell’induttore per andare a modificare la reattanza induttiva di questi ultimi. Le due sezioni del condensatore C2 lavorano con 29 e 12 spire dell’induttore, creando due circuiti risonanti a diverse frequenze per coprire l’intera gamma HF. L’uscita viene “prelevata” attraverso un accoppiamento sul toroide, garantendo quindi l’uscita bilanciata. Per accordare impedenze anche molto elevate l’avvolgimento di accoppiamento ha una presa intermedia per una uscita ad alta impedenza.

Si tratta di un accordatore che ha avuto un certo successo nel mondo anglosassone in quanto “adottato” dal G-QRP inglese, che ne ha messo a punto una versione particolarmente adatta all’impiego in QRP portatile.

Per chi volesse cimentarsi nella costruzione partendo da un kit di buona qualità e facile realizzazione G-QRP mette a diposizione un Kit completo. (http://www.gqrp.com/suddenatu.htm). In commercio esiste anche una versione “commerciale” di questo accordatore (https://steadynet.com/emtech/).

Per approfondire un po’ la teoria di funzionamento e le criticità di funzionamento rimando a queste pagine web: (delle molte disponibili sono quelle che a mio avviso sono le più complete):

Breve descrizione: http://users.tpg.com.au/users/ldbutler/SingleCoilZMatch.htm;

Prove di efficienza: http://users.tpg.com.au/users/ldbutler/ZEfficiency.htm

Misure sul bilanciamento dell’uscita: http://users.tpg.com.au/users/ldbutler/Zbalance.htm

Carichi adattabili: http://users.tpg.com.au/users/ldbutler/ZCurves.htm)

Anche Ari Milano ha pubblicato un articolo su questo accordatore, disponibile qui: https://www.arimi.it/wp-content/uploads/2009/12/zmatch.pdf

Avevo inizialmente costruito questo accordatore con del materiale disponibile in casa – un grosso toroide in polvere di ferro di tipo  e dei condensatori polyvaricon acquistati su Aliexpress. Il circuito risultante funzionava, nel senso che riuscivo ad accordare vari carichi resistivi (anche molto elevati), tuttavia il toroide era troppo grosso  e l’insieme risultava difficile da “scatolare” in modo compatto.

Ho pertanto sfruttato il servizio “componenti” di G-QRP dedicato ai loro soci, ordinando gli stessi condensatori e toroidi utilizzati nel loro kit. Materiale di qualità certa (soprattutto i condensatori, nulla da mettere con quelli acquistati in Cina)

Nel giro di una serata l’accordatore era pronto e nel giro di due serate anche lo “scatolame” per contenerlo.

Figura 2 Realizzazione molto semplice!

Figura 3 Retro con uscita a bassa ed alta impedenza

Figura 4 Fronte. Un selettore inserisce della capacità in ingresso, se necessario. Il secondo “sbilancia” l’uscita, sempre se necessario

Una prima verifica con il NanoVNA mostrava il pregio e difetto di questo circuito: un Q molto elevato che si trasforma in una altrettanto elevata efficienza ma anche in un accordo piuttosto delicato (a “lama di coltello), reso ancora più difficile dal poco prevedibile movimento dei piccoli condensatori.

In ogni caso un riuscivo ad accordare un carico resistivo compreso tra i 200 ed i 2000 ohm dai 7 Mhz in su.

Per collaudare nel campo questo accordatore penso di realizzare una variante della NorCal Doublet: la Doublet QRP (https://www.norcalqrp.org/files/NorCalDoubletAntenna.pdf) realizzata utilizzando una piattina per PC a quattro conduttori, di cui due alimentati e due che hanno lo scopo di mantenere costante la spaziatura in modo da realizzare una linea di trasmissione bilanciata.

Devio però dal progetto dei californiani perché la loro è veramente una antenna minimale: si tratta di un dipolo da 13 metri complessivi con una discesa bilanciata da 8,5 metri circa.

Scelgo un dipolo “quasi risonante” in 40 metri, da poco più di 20 metri totali. Purtroppo, la lunghezza della linea bilanciata era fissata dalla piattina già acquistata, 10 metri meno 1,5 metri utilizzati in prove varie.

La piattina da PC utilizzata in questo modo presenta una impedenza misurata con il NanoVNA da circa 280 Ohm. Non molto ma credo più che accettabile.

Il dipolo simulato con MMANA-GAL dovrebbe presentare una impedenza di circa 40 Ohm (l’accordatore pertanto avrebbe il compito di bilanciare più che adattare l’impedenza).

La prova nel campo ha ovviamente dimostrato dei difetti che dovrebbero essere facilmente risolvibili:

  1. Il “pernetto” in plastica da me impiegato come manopola è assolutamente inadatto data la delicatezza nell’accordo.
  2. La linea di trasmissione è talmente corta da non permettermi di estendere la canna da pesca, e devo lasciare l’accordatore ai piedi della stessa;
  3. Impossibilità di trovare un accordo in 40 metri. Il motivo l’ho scoperto stamani, simulando il dipolo e studiando qualche articolo sullo Z-Match. Quest’ultimo presenta delle zone di “non accordo”, una in particolare si presenta a 7 Mhz, impedenze prossime ai 50 ohm e leggera reattanza capacitiva. Dalla simulazione il mio dipolo dovrebbe essere leggermente induttivo però non escludo errori di misura nella costruzione del dipolo.
Figura 5 Accordatore durante l’utilizzo nel field day. Si nota la piattina PC

Figura 6 Punto di alimentazione del dipolo. Il dipolo è realizzato con doppino telefonico (cortocircuitato)

Nonostante questo almeno 4 / 5 QSO gli ho messi a log, anche in 40 metri.

Sono pertanto soddisfatto di questa prima realizzazione. Ho materiale per raddoppiare la linea di trasmissione bilanciata e posso realizzare delle “corpose” manopole per il condensatore. Se questo non fosse sufficiente potrei sempre inserire un secondo condensatore in parallelo per la regolazione fine, oppure un piccolo condensatore demoltiplicato.

La parte più critica però è adattare un accordatore a Q così elevato alla necessità di continui cambi di frequenza e banda. Ad esempio, durante il collaudo di questa antenna e accordatore i 20 e 40 metri erano completamente chiusi. Inutile rimanere in chiamata. Molto più redditizio spazzolare bande e frequenze alla ricerca della momentanea apertura, magari segnalata dagli amici a fianco. Ecco, in queste condizioni forse un accordatore di questo tipo diventa limitativo.

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Author: IU3QEZ

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