Antenne End Fed per le bande 20, 40 e 10 metri

Introduzione

Le antenne end fed (alimentate a un’estremità) sono una soluzione molto diffusa nel radiantismo moderno, specialmente per chi dispone di spazi limitati o desidera un’antenna semplice, efficace e facilmente installabile. In questo articolo tecnico analizzeremo il funzionamento, la progettazione e l’ottimizzazione delle antenne end fed per le bande 20 metri (14 MHz), 40 metri (7 MHz) e 10 metri (28 MHz), con particolare attenzione agli aspetti elettrici e di adattamento d’impedenza.

L’obiettivo è fornire un contenuto tecnico ma chiaro, utile sia ai radioamatori esperti sia a chi desidera approfondire l’argomento.

Cos’è un’antenna End Fed

Un’antenna end fed è un’antenna filare alimentata a una sola estremità, a differenza dei dipoli classici che sono alimentati al centro. Dal punto di vista elettrico, l’alimentazione avviene in un punto ad alta impedenza, che può variare da alcune centinaia fino a diverse migliaia di ohm.

Per rendere compatibile questa impedenza con i 50 ohm tipici dei ricetrasmettitori e delle linee coassiali, è necessario un sistema di adattamento, generalmente costituito da:

• Trasformatore di impedenza (UNUN)
• Rete di adattamento LC (meno comune)
• Sistema di contrappeso o massa RF

Principi di funzionamento elettrico

Impedenza di alimentazione

Un conduttore lungo una frazione di lunghezza d’onda presenta valori di impedenza molto differenti a seconda del punto di alimentazione. Nel caso di alimentazione all’estremità:

• Tensione RF elevata
• Corrente RF ridotta
• Impedenza tipica: 2–5 kΩ

Per questo motivo, le antenne end fed utilizzano comunemente un trasformatore 49:1 o 64:1, in grado di adattare l’alta impedenza dell’antenna ai 50 ohm del sistema radio.

Lunghezze elettriche per 20, 40 e 10 metri

Una delle configurazioni più diffuse è l’antenna end fed multibanda a lunghezza casuale risonante, spesso progettata come multiplo di una mezza onda.

Lunghezze teoriche

Una lunghezza comune di circa 20,4 metri consente il funzionamento armonico su 40, 20 e 10 metri con un solo radiatore.

Trasformatore UNUN 49:1

Caratteristiche principali

Il trasformatore 49:1 è generalmente realizzato con:

• Rapporto di spire: 2:14
• Toroide in ferrite (tipicamente FT240-43 o FT140-43)
• Avvolgimento bifilare o trifilare

Questo tipo di UNUN consente un buon adattamento su più bande HF, riducendo il ROS e migliorando il trasferimento di potenza.

Perdite e saturazione

È importante considerare:

• La potenza massima gestibile
• Le perdite nel nucleo
• Il riscaldamento in trasmissione continua

Per utilizzi QRP sono sufficienti nuclei più piccoli, mentre per potenze superiori ai 100 W è consigliato l’uso di nuclei di grandi dimensioni.

Contrappeso e corrente di modo comune

Un aspetto critico delle antenne end fed è la gestione della corrente di ritorno. In assenza di un contrappeso adeguato:

• Il cavo coassiale può irradiare
• Aumenta il rumore ricevuto
• Si possono verificare rientri RF in stazione

Soluzioni consigliate

• Contrappeso da 0,05–0,1 λ
• Choke RF (balun di corrente) sul coassiale
• Messa a terra RF dedicata

Diagramma di radiazione

Il diagramma di radiazione di un’antenna end fed dipende da:

• Altezza dal suolo
• Lunghezza del filo
• Banda operativa

In 40 metri, installazioni basse favoriscono la radiazione NVIS, mentre in 20 e 10 metri, con altezze superiori a 8–10 metri, si ottengono angoli di radiazione più bassi, ideali per il DX.

Schemi elettrici descritti

Schema elettrico di principio di un’antenna End Fed

Dal punto di vista elettrico, un sistema end fed per HF è composto dai seguenti blocchi funzionali:

1. Ricetrasmettitore (50 Ω)
2. Linea di trasmissione coassiale (tipicamente RG-58, RG-213 o equivalente)
3. Choke RF / Balun di corrente 1:1 sul coassiale
4. Trasformatore di impedenza UNUN 49:1
5. Elemento radiante filare
6. Contrappeso o massa RF

In forma descritta, lo schema può essere rappresentato come:

RTX 50Ω ── Coassiale ── Choke RF ── UNUN 49:1 ── Filo radiante (λ/2)
                                      │
                                      └── Contrappeso / Terra RF

Il choke RF è fondamentale per bloccare le correnti di modo comune sul coassiale, mentre l’UNUN svolge la funzione di adattamento tra l’alta impedenza del punto di alimentazione e i 50 Ω del sistema.

Schema del trasformatore UNUN 49:1 (descritto)

Il trasformatore 49:1 è generalmente realizzato come autotrasformatore RF su nucleo in ferrite.

• Avvolgimento primario: 2 spire
• Avvolgimento secondario: 14 spire
• Rapporto di tensione: 1:7
• Rapporto di impedenza: 1:(7²) = 1:49

Schema concettuale:

Ingresso 50Ω ──┬── 2 spire ──┬──────────┐
                │              │          │
                └──────────────┴─ 14 spire┴── Uscita alta Z

Il punto comune tra primario e secondario costituisce il riferimento verso massa RF o contrappeso.

Formule di calcolo utili

Lunghezza dell’antenna

La lunghezza teorica di una mezza onda è:

L (m) = 150 / f (MHz)

Per tener conto del fattore di velocità del conduttore e dell’ambiente reale:

L corretta = (150 / f) × K

Dove K è tipicamente compreso tra 0,95 e 0,98.

Esempio per i 40 metri (7,1 MHz):

L = (150 / 7,1) × 0,95 ≈ 20,1 m

Rapporto di trasformazione dell’UNUN

Il rapporto di impedenza di un trasformatore RF è dato da:

Z₂ / Z₁ = (N₂ / N₁)²

Dove:

• Z₁ = impedenza lato RTX (50 Ω)
• Z₂ = impedenza lato antenna
• N₁ = numero di spire primarie
• N₂ = numero di spire secondarie

Con N₂/N₁ = 7:

Z₂ = 50 × 7² = 2450 Ω

Valore tipico per un’antenna end fed a mezza onda.

Lunghezza del contrappeso

Una lunghezza efficace del contrappeso è:

Lcp = (λ / 20) ÷ (λ / 10)

In metri:

Lcp ≈ (7–14 m) per la banda dei 40 m

Valori inferiori sono comunque utilizzabili, ma con maggiore probabilità di correnti indesiderate sul coassiale.

Riferimenti normativi e tecnici

Normativa radioamatoriale

• CEPT T/R 61-01 – Raccomandazione per l’autorizzazione radioamatoriale
• CEPT ECC/REC/(05)06 – Compatibilità elettromagnetica (EMC)
• ITU-R RR Art. 25 – Servizio di radioamatore

Norme tecniche e sicurezza

• IEC 62368-1 – Sicurezza delle apparecchiature elettroniche
• EN 50385 – Esposizione umana ai campi elettromagnetici
• Direttiva 2014/30/UE (EMC)

Nel caso di antenne end fed, è importante considerare l’elevata tensione RF presente al punto di alimentazione, specialmente con potenze superiori ai 100 W.

Testi tecnici di riferimento

• ARRL Antenna Book
• RSGB Radio Communication Handbook
• ON4UN – Low-Band DXing
• Sevick – Transmission Line Transformers

Vantaggi e svantaggi delle antenne End Fed

Vantaggi

• Installazione semplice
• Un solo punto di alimentazione
• Facilmente occultabile
• Buone prestazioni multibanda

Svantaggi

• Alta tensione RF al punto di alimentazione
• Necessità di buon choke RF
• Efficienza dipendente dall’installazione

Ottimizzazione e misure

Per ottenere le migliori prestazioni:

• Utilizzare un antenna analyzer per la taratura
• Misurare il ROS su tutte le bande
• Ottimizzare la lunghezza del filo con tagli progressivi
• Verificare la presenza di correnti di modo comune

Conclusioni

Dal punto di vista tecnico e normativo, le antenne end fed per 20, 40 e 10 metri rappresentano una soluzione pienamente compatibile con l’attività radioamatoriale, purché realizzate nel rispetto delle buone pratiche di progettazione RF e delle normative EMC.

L’uso corretto di trasformatori di impedenza, choke di corrente e adeguati contrappesi consente di ottenere sistemi efficienti, sicuri e con prestazioni prevedibili.

L’approccio analitico, supportato da formule di calcolo e riferimenti tecnici autorevoli, permette al radioamatore di comprendere a fondo il comportamento dell’antenna e di ottimizzarla in funzione del proprio contesto operativo.

Le antenne end fed per le bande 20, 40 e 10 metri rappresentano un eccellente compromesso tra semplicità costruttiva ed efficacia operativa. Se correttamente progettate e installate, possono offrire prestazioni comparabili a soluzioni più complesse, rendendole ideali per stazioni fisse, portatili e QRP.

Un’attenzione particolare all’adattamento d’impedenza, al contrappeso e alla gestione delle correnti RF è la chiave per sfruttare appieno questo tipo di antenna.