Progettare un'antenna logaritmica,anche detta LPDA(Log Periodic Dipole Array),non è facile per la complessità dei calcoli e questo forse ne frena un poco l'autocostruzione nonostante l'appetibilità della loro larghissima banda passante e il guadagno non trascurabile dai circa 7/8 agli 11 decibel .Visto però che ultimamente ho avuto diverse richieste in tal senso, anche da parte di un laureando universitario a cui serviva un metodo di calcolo affidabile per un progetto ,voglio proporvi questo esempio di progettazione utilizzando un mio programma di calcolo fatto con Excel dove come al mio solito ho cercato di semplificare al massimo i vari passaggi per dare modo a tutti di avere rapidamente e con pochissimi clic del mouse la risoluzione all'interrogativo in questione.Si tratta di un programma di calcolo fatto con Excel 2007,quindi basterà avere installato sul vostro computer la versione 2007 o successiva del relativo pacchetto di Office della Microsoft ( per averlo come al solito gratuitamente dovrete semplicemente farmene richiesta alla mia e-mail: maurizio-diana@tiscali.it chiedendo l'invio del file "LogPeriodic-Pro").
Anche con questo programma non entro in merito al formato della realizzazione pratica ,perché esempi di fabbricazione delle due aste di supporto o come distanziarle con materiale isolante tra di loro ,di adattamento d'impedenza,di come far scorrere il coax all'interno dell'asta inferiore e poi all'uscita sulla parte anteriore dell'antenna e di come collegare calza e centrale alle due aste sono facilmente consultabili sia su una vasta gamma di libri che su internet nonché in fondo molto dipendenti dall'inventiva personale( In "figura 1" in modo schematizzato per dare un'idea ne fornisco un disegno di massima ), mi preoccupo invece di dare tutte le misure valide per la sua progettazione,in questo caso fornendo un'esempio per un range di frequenza dai 400 ai 500 MHz in modo che ognuno possa capire poi con cosa e come realizzarla fisicamente nel miglior compromesso possibile tra ingombro , peso e guadagno.
Una doverosa precisazione è che in questo tipo di antenna se realizzata a larghissima banda non tutti gli elementi ma solo una parte di quelli di cui è composta risultano attivi su una data frequenza, per cui l'ideale sarebbe riuscire a realizzarla fisicamente con misure a scalare e progressive dal primo elemento all'ultimo e questo pure per la sezione delle due aste di supporto,oppure cercare di usare sezioni e diametri a scalare a gruppi di alcuni elementi per volta (di 2 in 2 sino a un massimo di 3 o 4 per volta)) nonché sezioni tubolari/quadrate a innesto opportunamente scalate per le due aste di supporto. Un occhio di riguardo va pure posto per la parte posteriore dell'antenna dove viene ancorata al palo di sostegno,anche questa dovrebbe rispettare una certa distanza dal primo dipolo, infatti nel programma viene indicata sia la misura dell'ingombro dei dipoli che la misura di ingombro totale dell'antenna e questa deve essere fissata al palo di sostegno appunto alla misura indicata a monte del primo dipolo. Particolare importante da non trascurare è che dalla posizione di aggancio al palo tra le due aste (la spaziatura tra le due aste dovrebbe rimanere tra 1 e 2 cm al massimo)andrà inserito un piccolo ponticello di corto circuitazione che servirà,spostandolo poco per volta verso il primo dipolo L1 ,a cercare la posizione migliore per l'adattamento dell'impedenza.
Entrando nel vivo del programma per la progettazione serve sapere la banda di frequenza che ci interessa, il fattore K e i gradi di inclinazione che vogliamo dare ai semidipoli,questi gradi vengono calcolati solo su metà sezione dell'antenna(vedere "figura 7"). Andando con ordine nella "figura 2 " una volta che abbiamo scelto con quale Tau e Gradi di inclinazione progettare l'antenna abbiamo un grafico dove dall'intersezione dei due dati ricaviamo un certo valore che è il fattore K; nella "figura 3"abbiamo l'altro grafico dove a seconda dei gradi di inclinazione scelti ricaviamo il valore del Cotangente Alfa. Tenendo ben presente in fase di progettazione che il valore del Tau scelto modifica sia la lunghezza dell'antenna che il numero dei dipoli mentre il valore dei gradi di inclinazione modifica la lunghezza dell'antenna ma non il numero dei dipoli che risulteranno più o meno spaziati tra di loro avremo quindi che Tau bassi verso il valore di 0,84 e angolazioni basse verso i 4 gradi daranno origine ad antenne lunghe con meno dipoli ben spaziati tra di loro e lobi d'irradiazione stretti mentre Tau alti verso il valore di 0,98 e angolazioni alte verso i 27 gradi origineranno antenne più corte e con numero di dipoli maggiore più ravvicinati tra di loro ma lobi d'irradiazione più larghi. Comunque in genere risulta un buon compromesso tra l'ingombro dell'antenna e il guadagno mantenersi in valori di Tau intermedi tra 0,87 e 0,95 che ci daranno dei guadagni abbastanza elevati di circa 9 /10 dB.Entrando nell'esempio esempio pratico,per la nostra antenna dai 400 ai 500 MHz dovremo immettere questi dati e gli altri di cui abbiamo parlato poc'anzi nella parte del programma visualizzato in "figura 4" nelle rispettive celle,quindi se avremo scelto un Tau di 0,84 e un'inclinazione di 4 gradi dovremo immettere anche questi dati nelle celle previste , poi nel grafico di "figura 2" all'intersezione dei valori Tau 0,84 e 4 gradi cercheremo e copieremo il valore del fattore K risultante nella cella apposita e per ultimo nel grafico visualizzato in"figura 3" ricaveremo dal valore dei gradi scelti il dato del Cotangente Alfa risultante e lo copieremo nella cella prevista. Null'altro da fare a questo punto che cliccare sulla cella denominata "Calcola" per vedere visualizzare subito sotto i dati relativi alla lunghezza d'ingombro dal primo all'ultimo dipolo e la lunghezza totale dell'antenna . Inoltre, come visualizzato nella "figura5" , il programma indicherà il numero dei semidipoli,la loro lunghezza e la spaziatura a cui andranno collocati tra di loro dal primo all'ultimo il tutto espresso in centimetri . In "figura 6" ora apparirà la rappresentazione grafica aggiornata in tempo reale. Tenete conto anche che il programma è istruito in maniera tale che il calcolo dei dipoli e spaziatura tra di loro cessa automaticamente prima di superare la lunghezza dell'asta(x2) prevista per l'ingombro dipoli e quindi dopo l'ultimo dipolo ci saranno senz'altro alcuni cm di asta in più sporgenti che dovremo lasciare stare così e serviranno per l'accoppiamento con il coax. In "figura 7"infine abbiamo una rappresentazione grafica di come viene calcolata correttamente l'inclinazione in gradi per l'antenna.