Ottimizzazione antenna HF GP4 per i 40 m

L‘ Antenne GP4 è una verticale multibanda compatta progettata per operare sulle principali bande HF tramite un sistema di elementi caricati con bobine dedicate. L’antenna utilizza infatti trappole e sezioni accordate sui 20 e 40 m che consentono il funzionamento multibanda mantenendo dimensioni relativamente contenute e una buona semplicità installativa.

Nel mio caso, l’obiettivo principale era migliorare il comportamento dell’antenna sui 40 metri (7 MHz), banda generalmente più critica per questo tipo di verticali compatte, soprattutto in installazioni da terrazzo e in ambienti urbani.

La GP4 è stata installata su terrazzo utilizzando un palo di circa 2 metri, valore coerente con quanto indicato dal manuale del costruttore, che suggerisce un’altezza compresa tra 0,5 e 3 metri dal suolo. L’installazione risente inoltre della presenza della facciata dell’edificio a circa 4 metri di distanza laterale, condizione tipica di molti contesti condominiali.

Non volendo agire sull’altezza fisica dell’antenna, per migliorare il rendimento sui 7 MHz sono stati aggiunti due radiali/contrappesi, dopo varie prove, di circa 8 e 8,5 metri, disposti a circa 90° tra loro e sviluppati parallelamente alla ringhiera del terrazzo: il primo con inclinazione di circa 30°, il secondo più parallelo al piano della ringhiera stessa, inizialmente erano stati usati due radiali di 5 m e 2,5 m come riportato sulle istruzioni, ma il radiale da 2,5 interferiva, negativamente, sui 20 m.

Durante le prime prove l’antenna era stata inizialmente collegata direttamente alla ringhiera metallica del terrazzo nel tentativo di utilizzare la struttura come massa o piano di terra supplementare. Tuttavia, questa configurazione non aveva prodotto risultati soddisfacenti: la risonanza risultava meno stabile, le curve R/X mostravano un comportamento più irregolare e l’andamento dell’impedenza appariva fortemente influenzato dalla struttura metallica circostante.

Successivamente si è quindi scelto di isolare la GP4 dalla ringhiera e utilizzare invece radiali dedicati insieme al choke di modo comune. Questa configurazione ha portato a un miglioramento nettamente più prevedibile e stabile, soprattutto sui 40 metri, con una risposta RF più pulita e un adattamento complessivamente migliore osservato sia sulla carta di Smith sia nelle misure di ROS.

Alla base dell’antenna è stato inoltre installato un choke di modo comune realizzato su toroide FT240-43 con 8 spire di cavo coassiale. Il choke è stato posizionato immediatamente sotto il punto di alimentazione dell’antenna, con lo scopo di limitare le correnti di modo comune che tendono a propagarsi sulla calza del coassiale nelle installazioni verticali sbilanciate.

Inzial

Questo tipo di configurazione risulta particolarmente utile nelle installazioni da terrazzo, dove la presenza di ringhiere metalliche, facciate vicine e geometrie non ideali può alterare il diagramma di radiazione e influenzare il punto di risonanza dell’antenna. Dopo l’installazione del choke è stato infatti osservato un comportamento più stabile della risonanza e una maggiore pulizia dell’andamento delle curve R/X rilevate tramite NanoVNA.

Le misure effettuate hanno mostrato un netto miglioramento della risonanza sui 40 metri, con ROS di circa 1.31 in prossimità dei 7,060 MHz (1,06 a 6,980 Mhz) e un comportamento sensibilmente più stabile anche sulle armoniche superiori, in particolare 14 e 21 MHz.

L’analisi della carta di Smith e dei parametri R/X conferma un adattamento complessivamente molto valido considerando il contesto installativo estremamente compatto, la presenza della ringhiera metallica e la vicinanza della facciata dell’edificio.

Nel complesso, la prova dimostra come anche una verticale compatta installata in ambiente urbano possa ottenere risultati interessanti sui 40 metri attraverso una corretta gestione dei contrappesi, delle correnti di modo comune e della geometria installativa.

Un aspetto particolarmente interessante emerso durante le prove riguarda il confronto diretto con una End-Fed da circa 12,5 metri caricata per i 40 metri tramite bobina dedicata. Nonostante la differenza di filosofia progettuale tra le due antenne, i risultati ottenuti mostrano alcuni elementi di interesse.

Sui 20 metri (14 MHz) la GP4 verticale prevale nettamente dal punto di vista dell’adattamento e della stabilità del sistema radiante. Le misure rilevate tramite NanoVNA e carta di Smith mostrano infatti un comportamento più vicino al centro della carta, con un’impedenza più regolare e una minore componente reattiva rispetto alla End-Fed caricata.

Nei 40 metri (7 MHz), invece, le due configurazioni risultano molto più vicine nelle prestazioni complessive. La End-Fed mantiene alcuni vantaggi legati alla maggiore lunghezza elettrica del radiatore, ed in termini di rumore, ma la GP4 ottimizzata con radiali dedicati e choke di modo comune riesce comunque ad avvicinarsi in maniera sorprendente, soprattutto considerando il volume radiante decisamente più compatto della verticale.

In pratica, il confronto evidenzia come una verticale compatta ben ottimizzata possa ridurre sensibilmente il divario rispetto a una filare caricata sui 40 metri, mantenendo al tempo stesso un comportamento superiore sulle bande più alte, in particolare sui 20 metri.