Come misurare la larghezza di banda di una antenna

[IW5AFV]

Buongiorno, noto che discussioni di carattere teorico da parecchio tempo ristagnano, quindi ho pensato di agitare le acque con un quesito.
La domanda é : come si fa a misurare la banda passante di una antenna?
Io ho una risposta ce l'ho, ma vorrei conoscere anche quelle dei lettori di questo forum, e confrontarle.

Paolo IW5AFV

[I2MZC]

Ci sono diversi modi di fare quella misura. La migliore e più veloce è quella di usare un analizzatore di reti. Con quello vedi tutto, impedenza, risonanza e adattamento. Una volta era uno strumento costosissimo (circa 40.000$ con gli accessori) ma oggi ci sono strumenti cinesi di pochi dollari che permettono di vedere quanto serve. Bune misure!

I2MZC Carlo

[IW5AFV]

Ciao Carlo,
si un analizzatore di reti, come il NanoVNA ora si trova a 40 Euro. Ce l'ho da un pò di tempo e per le esigenze di un OM va più che bene. Ma con questo strumento si può misurare solo il coefficiente di riflessione dell'antenna, o S11, cioè l'adattamento di impedenza.
Come si può misurare la funzione di trasferimento, o S21 , e quindi la banda passante?

Paolo IW5AFV

[I2MZC]

Non conosco il nanoVNA, ma su un Network HP la Differenza tra S12 e S21, sottratte le perdite del cavo, dovrebbe essere l'energia irradiata dall'antenna. Poi dipende dai gusti, perché alcuni come i militari accettano una energia riflessa di 10 dB, mentre in campo più sofisticato si accetta un valore di 20 dB. Nell'intervallo tra i punti sotto tali valori si definisce la larghezza di banda. Attenzione!!! Una resistenza antinduttiva ha un ottimo rapporto tra diretta e riflessa ma non irradia NULLA!!!

I2MZC Carlo

[IW5AFV]

Buon giorno Carlo,
come hai detto giustamente l'analizzatore di reti è lo strumento migliore per misurare alcune caratteristiche delle antenne.
Il NanoVNA lavora come qualunque analizzatore di reti, tra cui i network HP; naturalmente con precisione ridotta ma sufficiente per noi radioamatori.
Il problema è che l'analizzatore di reti può misurare solo lo S11 (coefficiente di riflessione/ VSWR) dell'antenna), non può misurare gli altri parametri (S12, S12, S22), in particolare lo S21 ( rapporto tra la potenza di ingresso e quella di uscita, da cui giustamente si può ricavare la banda passante) semplicemente perchè l'antenna presenta allo strumento solo la porta di ingresso, essendo quella di uscita collegata allo spazio.
In sostanza l'antenna ha solo due morsetti di ingresso, non ha quelli di uscita a cui si può collegare l'analizzatore di reti, come un comune quadripolo (ad esempio un filtro).
Ti ringrazio per la tua partecipazione.
Fatevi avanti con le vostre idee!!!
Paolo IW5AFV

[IK0MOZ]

In attesa di saperne di più racconto come mi sono regolato quando ho istallato le mie antenne. Dato il poco spazio disponibile sono stato costretto ad utilizzare delle antenne trappolate. Andando con poca potenza per andare lontano preferisco, o sono costretto, utilizzare il CW. Come noto si va in CW sulla parte bassa di qualsiasi gamma quindi se poi si va in SSB a 100 o 200 kHz piu in alto sono problemi se poi parliamo degli 80 mt il problema è capitale. Per questa ragione il taglio dell'antenna è vitale e l'utilizzo di un accordatore è indispensabile. Per cercare un compromesso accetabile io taglio l'antenna ad una frequenza leggermente superiore alla fetta CW e poi spero nel recupero dell'accordatore. Per trovare la frequenza di riferimento utilizzo il ROSmetro e un Ondamentro (Grid Dip meter) tracciando una campana con step di 10 kHz. Trovata la campana soddisfacente ripeto le misure con l'accordatore per vedere se riesco a coprire le varie bande con ROS accettabile. In questa seconda fase piazzo ad una decina di metri il Grid Dip settato come misuratore di campo e verifico che l'andamento del segnale ricevuto sia tutto sommato simile a quello ROS.
Mi rendo conto che non ho scoperto l'acqua calda e che il sistema sia piuttosto maccheronico, avevo anche io intensione di acquistare il cinesino, ma poi ho rinunciato poichè di cose che utilizzerò una sola volta nell'arco del mio residuo di vita ne ho già troppa........
Attendo con curiosità la soluzione scientifica di Paolo

[iz0mfi]

In effetti la questione credo sia legata a tutte le osservazioni che ho letto nei post precedenti: Con il Network analyzer ci si può misurare un po' tutto anche la funzione di trasferimento in aria usando un sistema calibrato dotato di antenne campioni da misura che in genere sono dotate della caratterizzazione per azzerare il sistema che viene chiamato anche Antenna Test Range e possibilmente deve essere realizzato in un luogo senza ostacoli vicini e lontani di qualche lunghezza d'onda che possano introdurre riflessioni o falsare le misure che a questo punto si possono anche fare con un NanoVna collegato con degli ottimi luuunghi cavi coassiali a doppio schermo alle antenne ben istallate. Negli anni 90 la RadioVaticana commissionò il servizio ad una Azienda Svizzera che con un sistema di misura su elicottero e furgone fece la tracciatura delle irradiazioni in campo lontano della grande antenna HF di S.Maria di Galeria. Ma sono sicuro che anche il sistema di Mario col misuratore di campo ad una decina di metri va benone lo stesso

[IW5AFV]

Buonasera Mario e Marco, grazie per i vostri interventi.
I metodi che avete descritto si basano su una misura della potenza irradiata e possono funzionare se si fanno in un ambiente privo di riflessioni, come ha detto Marco. Alle frequenze HF, con i lobi di radiazione tipici delle nostre antenne a basso guadagno è difficile lavorare senza riflessioni, comunque concordo che sono metodi adatti.
Se poi si fanno le misure in campo lontano, come segnalato da Marco, si può misurare anche il lobo di radiazione.
Alle frequenze delle microonde il guadagno ed lobo di radiazione delle antenne, e quindi anche la banda, ai miei tempi si misuravano con un test range di qualche centinaio di metri che usava nel sito di ricezione una antenna calibrata fissa, (generalmente una tromba) con guadagno noto, e si faceva ruotare l'antenna sotto test sui suoi assi. Ora spesso vengono usati i test range compatti in camera anecoica.
Ma la banda di una antenna, a quella di una loop che ha una banda strettissima, si può misurare molto più semplicemente e con migliore precisione, anche senza bisogno di misurare la potenza irradiata.....
Qualche altra idea?

Paolo IW5AFV

[IU3ARP]

Misuri il R.O.S. a varie frequenze e vedi in quale "gamma" si mantiene sufficentemente basso. Allego tabellina (presa dal web) come esempio:

tabella ros g.p.png

Dario IU3ARP

[iz0mfi]

Mah forse osservando la corrente e la tensione che all'accordo sono in fase