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Accordare in maniera semplice

PREMESSA

Tutti sappiamo che, quando l'antenna presenta un impedenza diversa da 50 Ohm puramente resistivi, anche l'impedenza su cui risulta caricato il trasmettitore non sarà di 50 Ohm puramente resistivi. Sarà allora bene, quando non indispensabile, impiegare un dispositivo - il cosidetto accordatore - il cui principale compito è quello di fare in modo che il trasmettitore si trovi caricato sui fatidici 50 Ohm (o giù di lì), così da non far intervenire il circuito di protezione dello stadio finale RF che limita la potenza trasmessa.

Sappiamo anche che ponendo l'accordatore direttamente al connettore dell'antenna si consegue il vantaggio addizionale di evitare la presenza di onde stazionare (ROS) sul cavo, fatto che comporta minori perdite, specie alle frequenze alte, e minori sollecitazioni. Detto vantaggio non si consegue se l'accordatore viene invece posto in stazione (o si trova entrocontenuto nell'apparato).  

L'accordatore è usualmente costituito da componenti reattivi ovvero da condensatori e induttori (ed in qualche caso anche da trasformatori RF). Limitandoci ai casi più comuni, possiamo dire che l'accordatore può essere del tipo "Pigreco" (costituto da tre componenti, quasi sempre due condensatori ed un induttore) o del tipo "L" (costituto da due componenti, che usualmente sono un condensatore ed un induttore, ma possibilmente anche due condensatori o due induttori). Il circuito tipo L è più semplice ma non consente di tenere sotto controllo il fattore di merito Q. cosa invece possibile con il tipo Pigreco.

 

MA SERVONO PROPRIO ALMENO DUE COMPONENTI?

La sottostante figura rappresenta un esempio di come vari l'impedenza Z= R+jX lungo il cavo.

Esaminando la figura si conclude che, semprechè la lunghezza elettrica del cavo (comprensiva cioè del fattore di velocità) sia superiore ad almeno metà della lunghezza d'onda L, esistono sempre due particolari distanze dall'antenna alle quali la resistenza R vale 50 Ohm. A dette distanze sono presenti, oltre alla R, una reattanza X di valore positivo (quindi induttiva) o negativo (quindi capacitiva) che si viene a trovare in serie alla R. Ogni mezza L l'andamento si ripete uguale a se stesso.

In particolare, con riferimento al sopra considerato esempio si osserva come: 

Viene allora da pensare: ma se alla distanza 0,0825 * L si inserisse un'induttore da +58 Ohm che "cancelli" la X= - 58 Ohm presente a quella stessa distanza rimarrebbe allora solamente la R da 50 Ohm. Similmente alla distanza  0,4175 * L sarebbe possibile cancellare la reattanza X= +58 Ohm ivi presente inserendo un condensatore da -58 Ohm.

In entrambi i casi tutta la porzione di cavo che si trova alla destra della distanza 0,0825 * L  (o 0,4175 * L) risulterebbe caricata su R= 50 Ohm e X= 0 con ROS= 1, mentre sulla porzione a sinistra si riscontrerebbe ROS=3. L'obiettivo di far vedere al trasmettitore un carico puramente resistivo da 50 Ohm verrebbe così comunque raggiunto utilizzando un solo componente. Tra le distanze possibili converrà scegliere quella in cui la "reattanza di cancellazione" venga inserita quanto più vicino possibile all'antenna.

 

DUE DIVERSE SOLUZIONI REALIZZATIVE

Quando si dice che aggiungendo un' opportuna reattanza  (che sia induttiva o capacitiva) ad una particolare distanza dall'antenna si ottiene la cancellazione della  X presente a quella distanza, si deve intendere che detta reattanza debba essere posta in serie al conduttore centrale del cavo. Dover aprire il cavo, con tutte gli inconvenienti del caso, non è cosa bella!

Esiste però anche la possibilità di invece porre la reattanza di cancellazione in parallelo al cavo, soluzione molto più conveniente in quanto la reattanza di cancellazione può essere facilmente inserita alla distanza desiderata tramite un comune connettore "a T". Naturalmente il valore della reattanza di cancellazione non sarebbe lo stesso, ed il relativo calcolo è purtroppo meno semplice (occorre saper maneggiare la carta di Smith).

Per semplificare la progettazione di questo sistema di accordo a singola componente ho preparato il file Excel https://www.qsl.net/i0jx/tuner.xlsx nel quale vengono considerati sia il caso della reattanza di cancellazione posta in serie che quello della reattanza posta in parallelo.

 

VANTAGGI E SVANTAGGI

Uno svantaggio dell'accordatore a singola componente, rispetto a quello ad L o a Pigreco, è di una progettazione un pochino più macchinosa, mentre l'ovvio vantaggio è quello di richiedere un solo componente, condensatore o induttore che sia.

Ma un'altro grande vantaggio si manifesta al momento in cui si debba realizzare un accordatore di tipo commutabile ovvero che permetta di far lavorare una stessa antenna su frequenze diverse. Con l'accordatore a singola componente la commutazione infatti diventa molto più semplice rispetto a quella di un accordatore a L o, peggio, a Pigreco.

Supponiamo di avere un'antenna che lavori su tre bande di frequenza ma non risulti bene adattata su nessuna delle tre bande. Come sotto mostrato, basterà allora inserire tre diverse reattanze di cancellazione (una alla volta!) alle opportune distanze dall'antenna.

E' importante notare come la reattanza di cancellazione possa essere inserita utilizzando un relè singola via / singolo contatto (ovvero SPST) che ponga la reattanza in parallelo tramite un connettore a T. Vanno bene quei relè sotto vuoto russi a singolo contatto che si trovano in giro a pochi soldi.

Un possibile impiego della soluzione proposta è quello del dipolo per gli 80 metri ove il ROS può essere controllato lungo tutta la banda, da 3.5 MHz a 3,8 MHz inserendo in due o tre punti delle reattanze di valore opportuno.

Buona sperimentazione!

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