Nel range delle microonde, per la ricezione dei satelliti geostazionari TV, meteo, dei ponti radio RTX eccetera, se abbiamo bisogno di un'antenna molto direttiva con elevatissimo guadagno, ovvero con un fascio d'irradiazione molto ristretto, obbligatoriamente dovremo indirizzarci verso la progettazione e costruzione di un'antenna parabolica che per precisione è composta da un riflettore parabolico e da un illuminatore posto a una certa distanza dal centro del riflettore in un punto ben definito denominato "punto focale". Ora, se per l'illuminatore, che in molti casi è un semplice dipolo ,la sua progettazione è abbastanza semplice, così invece non è per il riflettore parabolico vero e proprio e di questo ci occuperemo principalmente in questo articolo insieme agli altri dati necessari. Vedremo appunto come si calcola il punto focale ,la profondità del parabolide circolare al suo centro, il suo profilo e di conseguenza i valori risultanti di guadagno e angolo d'irradiazione.Come al solito vi fornirò un programma(in Excel 2007) dove basterà inserire un paio di dati per avere subito in automatico tutti i dati progettuali . Ripeto quello che vi fornirò sarà un valido strumento che vi darà immediatamente tutti i valori di progettazione del parabolide mentre per la scelta sui materiali di costruzione vi lascio l'iniziativa in quanto a seconda delle sue dimensioni dovrete decidere la costruzione più valida sia per la minor resistenza meccanica che si dovrà opporre alle intemperie(vento, neve) sia per la facilità di costruzione. Personalmente opterei per una costruzione fatta con rete metallica a maglie molto piccole magari sorretta e sagomata su uno scheletro circolare per bordo esterno e centro parabola e raggi in tondino di alluminio pieno o vuoto da pochi millimetri di diametro anche se nulla vi vieta di usare, avendone capacità e possibilità di lavorarla, la classica lastra metallica continua o forata.Il programma si articola in diverse fasi successive di consultazione dei dati pur chiedendo solo l'immissione di due valori: la frequenza di lavoro in GHz e il diametro in centimetri della parabola che si vuole costruire( che ho ritenuto opportuno limitare a un valore massimo di 200 cm che ho preso ad esempio per illustrare l'articolo come vedete nelle varie figure e di cui dovrete ricordarvi). Immessi questi dati avrete con un clic tutti gli altri valori subito visibili. La logica su cui lavora il programma per il calcolo dei valori è il frutto di un'attenta esamina dei sacri testi . In apertura(figura1) abbiamo una schermata dove appaiono due antenne paraboliche schematizzate dove come da legenda appariranno accanto alle varie voci i valori (numeri in rosso) del diametro riflettore parabolico(Dp),della sua profondità al centro(Pb),del punto focale(Pf),dell'angolo d'irradiazione(Ai),del guadagno in potenza(GinP) e del fattore "K" che va a implementarsi nei vari calcoli.
In figura 2 invece abbiamo la parte attiva da parte dell'utente ovvero la zona dove immettere i dati di frequenza in GHz e diametro parabola in cm ,dati che vanno immessi nelle rispettive caselle colorate di giallo(le uniche lasciate libere alla compilazione) dopo di ché basta cliccare sulla casella "Calcola" per avere l'aggiornamento dei valori sia nelle sottostante voci nelle caselle azzurre che nei grafici della figura 1 illustrata prima. In questo caso si vede che volendo utilizzare una parabola del diametro di 200 cm su una frequenza di 11 GHz avremo il punto focale che si collocherà a una distanza di 72,96 cm dal centro interno del riflettore la cui profondità al centro sarà pari a 32,50 cm, il fattore "K" avrà un valore pari a 0,00325 , l'angolo d'irradiazione avrà il valore di 1 grado e il guadagno in potenza di questa antenna sarà di 33.139 volte. A questo punto conoscendo il valore del guadagno in potenza il programma fornisce alcuni grafici per sapere a quanto corrispondono i relativi guadagni in tensione e dB basterà nei vari grafici ricercare il valore di volte in potenza più prossimo a quello da noi ottenuto e sulla stessa verticale scendendo avremo il rispettivo valore del guadagno in numero di volte in tensione e poi di dB,nel nostro esempio a un guadagno in potenza di 33.139 volte il cui più prossimo valore nei grafici è di 31.620 corrisponde un guadagno in tensione di 177,8 volte e un guadagno di 45 dB.
Tutti questi valori sono suddivisi in quattro grafici: in figura 3 per guadagni in potenza da 1 a 50,1 volte, in tensione da 1 a 7,1 volte, in dB da 0 a 17; in figura 4 per guadagni in potenza da 63,1 a 3.162 volte, in tensione da 7,9 a 56,2 volte, in dB da 18 a 35; in figura 5 per guadagni in potenza da 3.981 a 199.500 volte, in tensione da 63,1 a 446,7 volte, in dB da 36 a 53; in figura 6 per guadagni in potenza da 251.200 a 10.000.000 volte, in tensione da 501,2 a 3.162 volte, in dB da 54 a 70 .
Ma il bello di questo programma viene ora ed è la sua capacità di fornirvi i valori di curvatura del riflettore parabolico per un'esatta costruzione dal bordo esterno alsuo centro di centimetro in centimetro. Come si vede in figura 7 (e prendendo ad esempio sempre i dati di un'antenna del diametro di 200 cm ) avrete a disposizione in una tabella i valori in centimetri della profondità del riflettore parabolico partendo dal bordo esterno (valore zero) al suo centro (punto massimo di profondità) e da qui il percorso inverso sino a tornare al bordo esterno (valore zero), nelle colonne azzurre la distanza dal bordo e nelle colonne gialle la relativa profondità. Ovvero nel caso specifico potete vedere che dall'estremo bordo e salendo verso il centro a distanza di un cm per volta si avranno i valori in profondità di 0; 0,65; 1,29;1,92;2,55 cm...32,45;32,47;32,49cm sino al centro parabola con una profondità di 32,50 cm e da qui si ritorna al bordo esterno in maniera inversa ripercorrendo al contrario i valori di distanza e profondità da 32,49;32,47;32,45;32,42;32,38cm e via di questo passo sino nuovamente a 2,55;1,92;1,29;0,65cm e poi allo zero.
Tutti questi dati sono raffigurati anche in un grafico riportante il profilo di curvatura della parabola come si vede in figura 8. Naturalmente se userete valori di diametro parabola inferiori a 200 cm (massimo consentito dal programma) la visualizzazione dei dati nella tabella di figura 7 e nel grafico di figura 8 cambieranno aspetto, ovvero utilizzando ad esempio una parabola del diametro di 100 cm nella parte sinistra della tabella saranno visualizzati i dati dei valori di profondità dal bordo sino al centro parabola(50 cm) e nella parte destra della tabella i rispettivi valori discendenti da 49cm sino al bordo, idem nel grafico: nella parte sinistra la prima metà del profilo e nella parte destra la seconda metà del profilo. Insomma penso di avervi offerto uno strumento completo e intuitivo per ideare le antenne paraboliche anticipando gli ingombri delle stesse affinché possiate decidere la costruzione meccanica vera e propria che più si avvicina alle vostre esigenze operative e di Qth.Buona progettazione e alla prossima.