The "Epsilon with r" experiment
Due
to reduction of light speed in materials respect to vacuum (and air),
dimensions of resonant elements can reduce in proportion of the square root of
relative dielectric constant er ; i.e., we could
reduce in proportion also the size of radiating arrays by introduction in such
dielectric materials, maintaining their directional characteristics and gain,
overcoming also by that gain the great dielectric losses introduced in this
way. A VHF sized directional antenna could then, in my intentions, well
operate at HF frequency ranges, with considerable gain !
That
was a very fascinating hypothesis at which I worked to in 1981, reaching the
conclusion that radiation will spread at the separating surface between the two
means, so no directional propriety was to be expected from that
antenna.
In
such years, originating I believe from the growing limitations due to
urbanization, many OM experiments intended to reduce size of radiators, and
lead to very innovative shortened antennas ; very few or none of them having,
in my acquaintance, directive proprieties due to combined actions of two or
more elements.
is0iek in 1981 experimenting a
solid artificial dielectric log periodic antenna
is0iek nel 1981 con un'antenna sperimentale log periodica
immersa in dielettrico solido artificiale
L' esperimento
"Epsilon con erre"
In genere ciascuno di noi tende a raccontare
i propri successi, e raccontare di qualche fiasco può, per la naturale
riluttanza che comporta, sembrare un po’ insolito; se non fosse che tutti
(almeno in astratto) siamo disposti a riconoscere anche, ed anzi soprattutto,
agli insuccessi il ruolo di fonti primarie ed insostituibili dell'esperienza,
nella radio come in ogni altra cosa, e di questa a sua volta come fonte della
conoscenza ; tranne che preferiremmo toccasse sempre a qualcun altro.
In quegli anni, il radioamatore non
disponeva ancora del PC né tantomeno del software adatto, (qualcuno forse della
tascabile scientifica), ma erano già evidenti ed anzi si imponevano di
prepotenza i problemi derivanti agli OM dalla crescente concentrazione urbana e
dal tendenziale ridursi dello spazio "vitale", principalmente le
antenne, eccetto per alcuni fortunati, altri tanto eroici da decentrarsi, altri
ancora entrambe le cose assieme ; spazio essenziale per quegli
"outsider", non omologati per definizione, che rivestono la figura
del Radioamatore (cfr. l'editoriale di I4BBE in Radio Rivista 5/1968). Anche se
oggidì tanto la normativa, quanto le ridotte dimensioni e consumi delle nostre
apparecchiature, rendono tutto più facile consentendo di caricare tutto
l'occorrente sull'utilitaria ed andarsene ad operare in siti più adatti, oltre
che più salubri.
Fu proprio in tale periodo che tanti OM di
tutto il mondo, indipendentemente o mediante fruttuose collaborazioni, anche
cogliendo intuizioni e talvolta riprendendo e perfezionando lavori di altri,
iniziarono a studiare, sperimentare e proporre soluzioni valide ed innovative,
alcune di esse descritte in più occasioni anche su Radio Rivista ;
pochissime o nessuna di esse, però, a quanto mi consta, si giova del potere
direzionale dato dall'azione combinata di più elementi.
Mi trovai casualmente a riflettere
(indottovi forse dalle considerazioni contenute nell'articolo di I4VIL su Radio
Rivista 11/1980 a pag. 1184 e seguenti) sull'influenza del mezzo circostante, e
delle sue caratteristiche elettromagnetiche (prima tra tutte la costante
dielettrica relativa er
epsilon con erre appunto), e mi venne dunque di pensare che un'antenna
direttiva, di dimensioni comparabili alle VHF, immersa in un adatto mezzo
dielettrico, avrebbe potuto ben operare, conservando le sue caratteristiche di
direttività e guadagno, impensabili in banda HF, superando anche grazie a tali
guadagni, le pesanti perdite dovute all'introduzione nel mezzo dielettrico !
Questa l'affascinante ipotesi cui mi accinsi a lavorare sperimentalmente nel
1981, concludendo ahimè che l'irradiazione si disperde al passaggio attraverso
la superficie separante l'aria dal dielettrico, senza quindi conservare alcuna
proprietà direzionale (ammesso che ve ne fosse nel volume del mezzo, che
comunque avrebbe dovuto corrispondere ad un raggio di almeno alcune lunghezze
d'onda).
Pertanto mi accinsi a costruire vari tipi di
antenne, soprattutto direttive, da sperimentare mediante immersione nei più svariati
tipi di dielettrici naturali inorganici (Acqua, se distillata e r circa
80 velocità della luce relativa al vuoto circa 1/9), organici (polistirolo ed
altri materiali) ed artificiali (materiali dielettrici con particelle
metalliche conduttrici disperse nella massa del materiale).
Di seguito una breve
cronistoria degli esperimenti condotti tra la primavera 1981 e quella
successiva, la maggior parte dei quali, in base al principio di reciprocità tra
le antenne riceventi e trasmittenti, in sola ricezione.
19/04/1981 (S. Pasqua) freq.
14 - 21 - 28 MHz folded dipole antenna in alluminio non protetto lunga circa
33*2=66 cm. connessa al cavo coassiale del tipo RG-8, immersa in recipiente
cilindrico del diametro di circa
Estate 1981 - antenna
direttiva log-periodica della lunghezza di circa
11.09.1981 freq. 21 MHz
antenna lunga circa cm. 15 immersa in una bacinella di plastica del diametro di
circa cm. 30 riempita con dielettrici artificiali. Meriterebbero un esame
approfondito gli effetti di un'eventuale anisotropia del mezzo dielettrico.
15/10 e 18/10/1981 freq. 10
- 14 -21 - 28 MHz antenna monopolo costituita da un fascio di conduttori posti
alla distanza di circa
03/02/1982 freq. 3,5 - 7 -
14 MHz antenna costituita da circa 13 spire avvolte su nucleo ferromagnetico,
immersa in una bacinella circolare del diametro di circa
06/03/1982 freq. 21 MHz
antenna direttiva yagi 4 elementi per televisione alimentata in cavo RG-8
immersa ad una certa altezza dal fondo in una piscinetta circolare del diametro
di circa m. 1,5 riempita d'acqua, poggiata sulla terrazza.