MULTIFEED (quando e quanto?) ...in pratica

Le misure "on field" mostrano una diminuzione del guadagno meno "drastica" rispetto a quella prevista in teoria, pur confermandola nella sostanza (https://i4jmy.blogspot.com/2019/11/multifeed-quanto-e-quanto.html).

Nel disegno, i risultati ottenuti confrontando 3 diverse antenne paraboliche per banda Ku, utilizate come sistemi multifeed.

La curva rossa è relativa ad un disco da 100cm teorici (94 x 101 - superficie riflettente).

La curva verde è quella di un disco toroidale (71cm x 91cm - superficie riflettente).

la curva azzurra, è quella di una parabola offset da 80cm (81.5 x 87.0 - superficie riflettente).

La retta orizzontale arancione fa da riferimento, e rappresenta il guadagno (circa 35 dB @ 11,7Ghz) di un disco parabolico da 60cm (56 x 60 - superficie riflettente) con LNB nel fuoco principale.

Nel punto in cui le curve intersecano la retta orizzontale, il guadagno delle parabole con l'LNB nel fuoco secondario, equivale a quello di una offset da 60cm.

Pertanto, una parabola offest da 80 cm effettivi (quindi non quelle da 75cm normalmente vendute come 80) ed un F/d pari a 0,6 quando utilizzata in un sistema multifeed, sul fuoco secondario a 7,5° dal principale, mostra un guadagno equivalente a quello di una parabola da 60cm.

Vale la pena di sottolineare (ancora una volta) come la direzione di puntamento (Azimuth), ovvero l'angolo di disassamento in un multifeed, sia ben diversa dalla distanza tra i punti orbitali.
Ad esempio, dalla città di Bologna, la differerenza azimutale di puntamento fra i satelliti HotBird ed Astra1, rispettivamente a 13E e 19,2E, è pari ad 8,7° e non a 6,2°.

Ne consegue che nel più classico dei multifeed, HotBird - Astra1, utilizzando una parabola da 80cm ed un "monoblocco", per il satellite posto sul fuoco secondario si otterrano prestazioni un po' inferiori a quelle di un disco da 60cm.

MULTIFEED (quando e quanto?)

Collocando l’LNB in posizione differente rispetto al fuoco principale della parabola si determina una riduzione del guadagno. A parità di spostamento, la perdita di guadagno è maggiore se la distanza focale è corta (F/d basso), mentre si riduce nel caso in cui la distanza cresca (F/d elevato).

Il rapporto F/d, in pratica, si traduce nella distanza tra il feedhorn (l’antenna interna all’LNB) ed il disco parabolico. 

Molto semplicisticamente, più il disco è “piatto”, più la focale è lunga.

Nel momento in cui l’LNB risulta disallineato dal fuoco principale, si provoca anche uno spostamento della direzione del lobo di ricezione, che nelle parabole offset (F/d sempre relativamente alto) coincide con il valore del disallineamento. Se l’LNB è spostato di 3° rispetto al fuoco principale, ecco che il lobo di ricezione a sua volta risulta disassato di 3°, naturalmente nella direzione opposta.

Quanto sopra spiega la possibilità di creare impianti detti “multifeed”, più satelliti ricevuti con un sola parabola, ma non ci da alcuna indicazione di quanto sia effettivamente attenuato il lobo secondario, generato dallo spostamento dell’LNB.

Servendosi del grafico in figura (ricavato da dispense personali, tratte da un Radio Engineering Handbook anni ’50) è possibile prevedere, in modo abbastanza preciso, la perdita di guadagno che si avrà per un dato spostamento dell’LNB. Dovranno essere noti il guadagno della parabola, l’angolo di apertura a -3bB della stessa ed il rapporto F/d.

Prendiamo, ad esempio, una parabola Offset da 85cm con F/d=0,67 e di cui il costruttore dichiara un guadagno di 38.5 dB @ 11,7Ghz, con un angolo di apertura a -3dB di 2°. Che guadagno avremo a 6° ed a 10,5°?

A 6°:
Dai valori a disposizione otteniamo che X = 3 e sappiamo che l’ F/d della parabola è 0,67.

Il grafico non ha curve per F/d = 0,67, ma il valore di attenuazione è sicuramente compreso fra quello per un F/d di 0,5 e 0,75.  Se l’F/d fosse 0,5 avremmo un’attenuazione appena superiore a 3dB. Nel caso in cui l’F/d fosse 0,75 l’attenuazione scenderebbe a poco meno di 1 dB. Con una banale, ma prudente media aritmetica (un po’ pessimista) si può stimare un’attenuazione di 2dB a 6°, decisamente accettabile.

A 10,5°:
Otteniamo che X = 5,25 e come prima, l’ F/d della parabola è 0,67.

Sappiamo già che il grafico non ha una curva specifica curve per F/d = 0,67, ma pure nel caso in cui l’F/d fosse 0,75 l’attenuazione risulterebbe superiore a 6dB. Un valore elevato, che equivarrebbe ad utilizzare una parabola da 40cm. Dal momento che con un F/d di 0,67 la situazione sarebbe decisamente peggiore stimare la perdita sarebbe più accademia che altro. In sostanza, data la sostanziale inefficienza del sistema, sarà una buona idea rinunciare all’idea di un multifeed per ricevere un satellite spostato di 10,5° dal fuoco primario, con quella parabola offset da 85cm.

Un secondo esempio potrebbe coinvolgere una parabola Offset da 125cm, sempre con F/d=0,67 ma con guadagno di 42dB @ 11,7Ghz ed un angolo di apertura a -3dB di 1,3°.
Che guadagno avremo a 6° ed a 10,5°?

A 6°:
Otteniamo che X = 4,61 e l’ F/d della parabola è 0,67.

Sappiamo già come il grafico non abbia una curva specifica per F/d = 0,67, ma il valore di attenuazione sarà sicuramente compreso fra quello relativo ad un F/d di 0,5 e 0,75. Nel caso in cui l’F/d fosse 0,75 l’attenuazione risulterebbe però già superiore a 4dB, mentre con un F/d = 0,5 l’attenuazione aumenterebbe a valori ben superiori, probabilmente attorno ai 10 dB. Servendosi della solita media aritmetica, possiamo ragionevolmente stimare che l’attenuazione, con F/d = 0,67 sarà nell’ordine dei 7dB. Un valore elevato, per il quale, sulla posizone orbitale a 6° dal fuoco primario, quel disco da 1,2m (in multifeed) darà le stesse prestazioni di una parabola da 55cm. 

A 10.5°:
Otteniamo che X = 8 e l’ F/d della parabola è 0,67.
Considerando il fatto che un X pari ad 8 è addirittura esterno al grafico in nostro possesso, è evidente come l'attenuazione del segnale sarebbe del tutto inaccettabile, anche con un F/d = 0,75  

Attenzione! Da non trascurare come l'angolo di azimuth, cioè il puntamento effettivo della parabola, non coincida affatto con la differenza (in gradi) di posizione orbitale, ma sia (alle nostre latitudini), in realtà, più ampio. Ad esempio, da Milano, la differenza di puntamento tra la posizione orbitale 13E e 5W, non saranno 18°, ma 24.9°. 

L'immagine

Da quando il telefono cellulare è diventato "smartphone", tutti scattano fotografie.
Il mondo è invaso da immagini ma solo una parte si può dire tecnicamente corretta. Molte sono ineccepibilmente "sbagliate", anche se d'impatto. Le aree sovraesposte, quelle sottoesposte, un errato bilanciamento del bianco, ad esempio, non sono opinioni, ma elementi incontestabili. Come se non bastasse, si abbonda in uso e misuso di post processing ed HDR.

“de gustibus non disputandum est”

Ha senso preoccuparsi di sensori ed obiettivi, cioè spendere cifre notevoli per avere il massimo in fedeltà, scattare in raw e bracketing occupando GB di spazio sulle schede di memoria... se poi l'immagine finale, quella elaborata al PC è "falsa"?
Se viene processata al punto da alterare completamente la realtà?
Se, alla fine, viene caricata su qualche social che limita la risoluzione e comprime al punto da "massacrare" la gamma cromatica?
Può una foto tecnicamente errata essere ugualmente bella?
Belle domande!

Che la foto non debba necessariamente rappresentare la realtà, ma piuttosto produrre emozioni, è un concetto condivisibile, ma chi ha nozioni di fotografia fatica sempre a "digerire" le immagini tecnicamente "sbagliate".
...tuttavia, in virtù del fatto che non è bello ciò che è bello, ma solo quel che piace, si tratta di un argomento sul quale è inutile discutere.

Premesso quanto sopra, nessuno avrà mai l'ultima parola per stabilire se l'immagine debba tendere ad una più fedele possibile rappresentazione della realtà, o piuttosto, essere maipolata liberamente e diventare una vera e propria "invenzione" del fotografo (e della post produzione).

L’HDR

Un'immagine HDR è solo quella dove si sono uniti almeno due scatti diversi della stessa inquadratura, ad es con esposizione differente. Queste immagini (scatti bracketing) di solito 3 o 5, vengono poi “fuse” in una singola. Il file ottenuto è davvero HDR, ma va poi corretto per bilanciare luci, ombre e correggere la gamma. Operazione non banalissima e che, a parer mio, andrebbe sempre eseguita con aperto sul monitor (calibrato) anche il file dello scatto esposto correttamente.

Un singolo scatto, od anche con un immagine composta di più scatti, ma di singole esposizioni, non può essere in alcun modo HDR. Photoshop ed altre applicazioni permettono di trattarla come se lo fosse, ma si tratta di un'alterazione stilistica, non di HDR.

Vere immagini HDR vengono ora realizzate in tempo quasi reale da dispositivi come alcune fotocamere digitali, alcuni smartphone e droni, ma il processo di elaborazione è automatico e ripetitivo.

Profondità di colore e contrasto

La fotografia digitale si scontra con il problema della limitata capacità di riproduzione degli schermi. Sia per quanto riguarda il contrasto (nero/bianco), che la gamma cromatica (colori).
Un buon pannello IPS ha un contrasto di 1000, quello di un VA arriva a 3000, ma è meno omogeneo per luminosità nelle aree periferiche, dove anche il colore risulta meno corretto.
Un monitor consumer difficilmente riproduce una gamma più estesa del sRGB (anche meno), quanto all'accuratezza (fedeltà), poi, è meglio stendere un pietoso velo.

IL WEB

Caricare un'immagine su un social media, ad esempio Facebook, significa darla in pasto a compressioni estremamente aggressive. Se solo quella è la destinazione finale dello scatto, è inutile lavorare "di fino", poichè una parte rilevante dei colori e della definizione andranno comunque persi.

La Resistenza di Irradiazione

La Resistenza di Irradiazione è un concetto assai poco intuitivo e le varie definizioni che spesso si leggono, o sono completamente errate, o sono incomplete.

La maggior parte delle persone ritiene che la Rrad sia la componente resistiva dell'impedenza, espressa come Z = R +J Ohm, di un'antenna, nel suo punto di alimentazione. Su questo "erratissimo" concetto, sono state "inventate" antenne totalmente inefficienti, ma spacciate come miracolose soluzioni, con lunghezze ridottissime e piani di terra del tutto insufficienti.

Che la Rrad coincida con la componente resistiva dell'impedenza d'antenna è quindi un falso totale ed è anche facile dimostrarlo.

L'impedenza di una verticale a quarto d'onda, ad esempio, dipende dal punto di alimentazione.

Dato un piano di terra ipoteticamente perfetto, sappiamo che l'impedenza di una verticale a quarto d'onda, alimentata alla base, corrisponde a circa 37 Ohm.

Tuttavia, nessuno ci obbliga ad alimentare così la nostra verticale ed infatti, potremmo non volerla isolare dai radiali, magari perchè si tratta di un palo autoportante immerso in un plinto di cemento armato.

Tra le varie ipotesi, una potrebbe essere quella di alimentarla con un conduttore che, correndo parallelamente alla verticale, si colleghi all'estremità superiore, trasformandola in un "mezzo" dipolo ripiegato.

Nel punto di alimentazione di questa verticale, che funzionerà esattamente come quella alimentata in serie, troveremmo un'impedenza di circa Z = 75 +j Ohm (*), tuttavia, la Rrad non sarebbe cambiata affatto.

(*) Z = 75 Ohm supponendo che il diametro della verticale e quello del conduttore che la alimenta siano uguali.

  

Per spiegare cosa sia la Resistenza di Irradiazione, è necessario accennare all'irradiazione, dal punto di vista fisico.

Applicando una corrente elettrica a radiofrequenza ad un’antenna, si provoca un’accelerazione degli elettroni ed è questa accelerazione che, a sua volta, provoca la creazione del campo elettromagnetico.

L’onda radio così prodotta, trasporta energia, ma questa energia, è ovviamente ricavata dagli elettroni. La perdita di energia subita dagli elettroni, nel creare il campo elettromagnetico, può allora essere vista come la resistenza che si oppone al movimento degli stessi elettroni, durante la creazione dell’onda.

Rappresentando ciò con una formula, avremmo:       
Rrad = P/I²  

Dove:

P = potenza del campo effettivamente generato

I = corrente effettivamente circolante nel sistema

Tornando all’esempio della verticale, la corrente circolante nel sistema, è limitata dalla Rrad e dalle perdite (resistive), che sono sia nell’elemento radiante che nel piano di terra.

Pertanto, dato che la Rrad  abbiamo visto essere una grandezza fisica intrinseca, legata alle dimensioni dell’antenna, nulla possiamo fare per aumentare l’efficienza intrinseca dell’antenna, relativamente alla sua Rrad.

Possiamo ridurre le perdite “ohmiche” che si sommano alla Rrad e che limiterebbero ulteriormente la corrente circolante, quindi l’efficienza complessiva dell’antenna, ma la Rrad, rimarrà comunque quella intrinseca, propria di quell’elemento.

Nel grafico qui sotto, ricavato da un Antenna Engineering Handbook dei primi anni 50, è possibile farsi un’idea di quella che è la resistenza di irradiazione per un’antenna verticale molto corta e caricata capacitivamente in punta. Un antenna che si può considerare percorsa da una corrente pressoché uguale in tutta la sua lunghezza.

Trappole ed Antenne Trappolate

TRAPPOLE

La “trappola”, nelle antenne per radioamatori, sia dipoli che verticali, è un circuito LC (parallelo), che funziona sia come circuito isolante (alla risonanza) che come “carica” elettrica dell’elemento, quando la sua reattanza ha un valore +J.

Deve necessariamente essere un circuito con poche perdite, quindi con “Q” elevato (banda stretta), altrimenti, essendo fisicamente piccola, la potenza da dissipare sarebbe eccessiva. Alla risonanza, equivale ad un circuito aperto, sviluppando ai suoi capi tensioni molto elevate, dell’ordine delle migliaia di Volt.

La considerazione di cui sopra è sufficiente a sfatare il mito secondo il quale un’antenna trappolata/caricata rende poco rispetto alla equivalente monobanda. Non è infatti plausibile che un’antenna per trasmissione possa avere sugli elementi componenti elettrici dimensionati in modo tale da dissipare in calore molta energia, senza danneggiarsi irreversibilmente, sia per questioni di peso, che di costo. Verosimilmente, un dipolo trappolato in grado di sostenere 1KW RMS non dissiperà più del 20% della potenza applicata, una perdita che equivale a circa 1dB.   

Pertanto, un dipolo/verticale trappolato con circuiti LC ad alto Q, ha una resa simile quella del dipolo semplice, a fronte di una banda passante minore. Anzi, qualora le dimensioni contenute del dipolo consentano un’installazione migliore, ad esempio ad un’altezza dal suolo ideale, piuttosto che di compromesso, per bassi angoli di irradiazione, il risultato sarà nettamente a favore dell’antenna più compatta, anche di parecchi decibel.

  

La banda limitata di un dipolo trappolato ed il Q elevato del circuito LC ha invece un impatto significativo sul guadagno delle antenne direzionali di tipo yagi con elementi parassiti, dove l’efficienza viene drasticamente compromessa dalla presenza di trappole. Non è un problema di energia dissipata nelle trappole, ma di Q.  

Come è noto http://i4jmy.blogspot.it/2016/03/come-funziona-lantenna-yagi.html un’antenna direzionale ad elementi parassiti, si basa sulla somma vettoriale del campo elettromagnetico, ottenuta dalla re-irradiazione (opportunamente sfasata) degli elementi parassiti. Lo sfasamento necessario a produrre guadagno e direzionalità, viene ottenuto variando la reattanza degli elementi, allungandoli od accorciandoli opportunamente e collocandoli ad un’opportuna distanza dal dipolo alimentato. Lo svantaggio principale delle antenne yagi è la banda passante ristretta, cioè l’alto “Q”, imputabile al fatto che l’allungamento, o l’accorciamento degli elementi parassiti, provoca un decremento della potenza re-irradiata, man mano che ci si allontana dalla frequenza in uso.  Credo sia intuitivo che inserire in un’antenna yagi componenti ad alto Q come le trappole, non possa che peggiorare la situazione in modo rilevante, visto che la trappola/carica restringerà ulteriormente la banda passante dell’elemento parassita, con effetti simili a quelli che si otterrebbero, impiegando direttori molto corti, o molto lunghi.

Wifi Phishing

Per accedere ad un cosiddetto Hot Spot, non è necessaria alcuna password.
Esiste quasi sempre un "weblogin" per navigare su internet, ma si tratta di una password "a valle", che a quel punto, serve a poco.
Considerando che una normale prudenza ed il buon senso dovrebbero essere sufficienti a far desistere dall'accedere ad HotSpot sconosciuti, si potrebbe pensare che il problema esista soltanto se si è "imprudenti e sconsiderati".
Dato che più router, od access point, possono tranquillamente avere il medesimo SSID (il nome della rete), a meno di conoscere i MAC address dei dispositivi "ufficiali" e verificarli quando ci si connette (cosa che non fa nessuno), non si può escludere che un malintenzionato abbia attivato un un access point (insomma un hot spot clone) per carpire i dati sensibili a chi si collega.
Il wifi phishing consiste appunto nell'attivazione di un access point, che imita un HotSpot, ovvero una rete wifi a libero accesso. A libero accesso, non significa che sia anche gratuita (ad es gli Hotel spesso non lo sono), ma soltanto, che vi si accede con una connessione "free", cioè senza password e senza criptaggio dei dati.
L'hot spot "clonato" sarà connesso ad internet e funzionerà regolarmente, proprio come l'hot spot vero, permettendo all'utente di navigare, sia per non destare non destare sospetti, ma soprattutto, perchè altrimenti, non verrebbero inseriti dati, come ad esempio quelli della email.
La pagina del WebLogin, sarà ovviamente falsa, ma presumibilmente identica a quella dell'hot spot vero, anche se i DNS saranno manipolati.
Non si si salva neppure se la password di accesso all'hot spot cambia ogni volta che si effettua il weblogin, nemmno venisse fornita per un'altra via, ad esempio per SMS, perchè l'HotSpot fasullo, sarà impostato per accettare qualunque password.
In linea di principo ed in presenza di un utente particolarmente ingenuo, la stessa tecnica potrebbe essere utilizzata per carpire anche la password WPA-WPA2 di una rete wifi domestica. In questo caso, però, l'utente dovrebbe davvero essere sciocco, perchè i moderni dispositivi (PC, Tablet, smartphone) avvisano sempre quando ci si sta per connettere ad una rete "aperta", mentre la propria rete, è configurata per avere una password ed un criptaggo.
Per approfondimenti, consiglio questa lettura: https://blog.kaspersky.it/la-sicurezza-delle-reti-wi-fi-e-i-falsi-caricatori-acdc-minacciano-i-vostri-dati-durante-i-mondiali-2014/4129/

Come funziona l'antenna Yagi (Rev. 19-6-2022)

La yagi, è un’antenna direzionale, composta da due o più dipoli di lunghezza prossima alla mezz’onda. Si tratta quindi di un'antenna il cui funzionamento è limitato ad una gamma di frequenze in cui la caratteristica di cui sopra rimane verificata.

Solamente uno degli elementi è collegato al cavo di discesa, cioè a quella che tecnicamente si chiama linea di trasmissione.

Parallelamente a questo dipolo, ne vengono posizionati altri simili, con una spaziatura e lunghezza opprtuna. Gli elementi che non sono direttamente collegati alla linea di discesa sono detti “parassiti” e prendono il nome di direttori e/o riflettore, a seconda della loro lunghezzza e della posizione relativa rispetto al dipolo.

Dipolo alimentato ed almeno un elemento parassita, formano un'antenna direzionale che viene detta Yagi-uda, dal nome del suo inventore.

Ma come funziona allora una yagi?

Come un diapason (elemento risonante) si mette a vibrare se nelle sue immediate vicinanze ne viene posto un’altro identico (cioè che risuona sulla stessa nota), i dipoli elettrici si comportano esattamente allo stesso modo. Se sono immersi in un campo elettromagnetico con una frequenza prossima alla loro risonanza, nei dipoli vicini, se sono altrettanto risonanti, scorre una corrente elettrica, per effetto delle quale, combinandosi con quella del dipolo (alimentato direttamente dalla linea di discesa), si genera un campo elettromagnetico la cui forma deriva dal mutuo accoppiamento fra i vari elementi. Questo è l'effetto alla base del funzionamento dell'antenna direzionale ad elementi parassiti.

Tutti gli elementi parassiti di una yagi sono comuni dipoli che, nell’intorno della loro risonanza, re-irradiano i segnali da cui vengono eccitati, apportandovi però un'importante e particolare variazione di fase.

Questa variazione di fase sul segnale re-irradiato è funzione (dipende...) dalla lunghezza fisica dell’elemento. In altre parole si ha una variazione di fase all’atto della re-irradiazione se l’elemento è un po’ più lungo od un po’ più corto rispetto alle dimensioni che avrebbe se fosse in esatta risonanza.
La variazione di fase sul segnale re-irradiato dipende quindi dalla componente reattiva dell’elemento (si dice che un elemento ha una componente reattiva quando non è esattamente in risonanza)

Manipolando opportunamente la distanza fra loro e la fase del segnale re-irradiato dai dipoli e dai riflettori, si crea un’antenna direzionale.

Più specificamente, Re-irradiando energia con una fase ben precisa (appunto determinata dalla lunghezza degli elementi) ed impiegando un tempo altrettanto fondamentale per giungere al dipolo alimentato, cioè posizionando opportunamente gli elementi (parassiti) di una yagi, se ne determina il lobo di irradiazione risultante dell’antenna, RIDUCENDO il campo in una data direzione e RAFFORZANDOLO in altre.

Il guadagno di un'antenna consiste, infatti, nel ridurre l'irradiazione in certe direzioni (ed elevazioni) per concentrare quell'energia in altre direzioni ed elevazioni.

E’ da sottolineare che se gli elementi parassiti di un’antenna yagi modificano la fase del segnale, ma non re-irradiano un’energia significativa, cioè comparabile con quella dell'elemento connesso al trasmettitore (o ricevitore), non otteniamo variazioni rilevanti al segnale presente sui morsetti del dipolo collegato alla linea di discesa.

Direttori e riflettori sono quindi dipoli elettricamente eccitati dai campi elettromagnetici in cui sono immersi, ma in quali condizioni re-irradiano una buona parte di questa energia?

La risposta è: soltanto in prossimità della loro risonanza.

Praticamente parlando, l’energia re-irradiata da un dipolo è consistente sino a che la lunghezza dell’elemento parassita non scende al di sotto del 95% rispetto alla frequenza di risonanza, e non aumenta oltre il 107%. Questo, ovviamente, è vero a meno di altre perdite che possono essere presenti nell’elemento, ad esempio, quelle dovute ad eventuali cariche induttive, o alle cosiddette trappole.

Come possono un riflettore od un direttore produrre una cancellazione di segnale in una data direzione e la somma in un'altra? Per maggiore semplicità, cioè per rendere più intuitivo il ragionamento, immagineremo di considerare l'antenna come trasmittente.

Prendiamo un dipolo ed immaginiamo che sia alimentato da un trasmettitore. Come è noto, il diagramma di irradiazione sul piano orizzontale ha la forma di un 8 allungato.

Ad un 1/4 d'onda di distanza, collochiamo ora un riflettore, ponendo attenzione che 1/4 d'onda equivale anche a 90° elettrici.

Il segnale "vettore" (modulo unitario e fase zero), irradiato dal dipolo, raggiungerà il riflettore dopo aver percorso lo spazio fisico esistente, quindi, necessariamente si aggiungerà un ritardo di 90°. E’ infatti ovvio che se dal dipolo al riflettore c’è uno spazio fisico pari ad 1/4 d'onda, il segnale dovrà percorrere questo spazio "elettrico" (fase) per arrivarci.

Una volta arrivato al riflettore, il segnale irradiato dal dipolo "ecciterà" il riflettore che a sua volta re-irradierà (quasi tutta) questa energia, visto che non verrà utilizzata in alcun modo. Poichè il riflettore è più lungo rispetto al dipolo risonante, cioè ha una reattanza di segno positivo, si determinerà anche un’inversione di fase del segnale re-irradiato.

Pertanto, dato che l'inversione di fase equivale ad un ritardo di 180°, sommando algebricamente a questo valore il tempo di propagazione fra dipolo e riflettore, cioè 90°, il segnale re-irradiato dal riflettore avrà un ritardo complessivo di 270° rispetto a quello del dipolo. Poichè un ritardo di 270° equivale ad un anticipo di 90°, cioè –90°,  l’energia irradiata (sarebbe la fase del vettore...) da questa ipotetica yagi a due elementi, risulterà nulla nella direzione dipolo riflettore (vettore -90 + vettore 90°) e raddoppiata (vettore 90° + vettore 90°) in quella opposta.

E i direttori?

In quanto piu' corti rispetto alla risonanza, i direttori sfasano il segnale re-irradiato con segno opposto rispetto al riflettore, ovvero in anticipo anziché in ritardo.

Lo sfasamento in anticipo di un direttore puo' essere quindi variato a seconda della sua lunghezza, arrivando fino a -90° nel caso di direttori molto corti. Sfortunatamente, l’energia re-irradiata da un direttore si riduce sensibilmente se la sua lunghezza si riduce oltre una data soglia. In altre parole, un direttore di lunghezza molto raccorciata rispetto alla mezz'onda corrispondente alla frequenza in uso, contribuirà in modo trascurabile al campo complessivo prodotto dall’antenna.

Premesso ciò e tornando all'ipotesi del direttore posto ad 1/4 d'onda dal dipolo, avremo: –90 +90 –180, cioè –180°. Pertanto, analogamente all’esempio del riflettore, in una direzione la re-irradiazione del direttore si somma a quella prodotta dal dipolo, mentre nell’altra va a cancellarla.

E’ molto importante notare che la corrente circolante nel direttore, qualora sia presente un riflettore, non è solamente maggiore di quella che circolerebbe in un semplice dipolo, ma è arriva (in teoria) al doppio, dato che l'energia proveniente dall'insieme dipolo-riflettore, in direzione del direttore, sarà all'incirca doppia rispetto a quella in presenza del solo il dipolo (l'elemento collegato alla discesa).
La stessa considerazione riguardo all'energia ed alla corrente, vale ovviamente anche per il riflettore, se è presente un direttore.

Se ricordiamo la premessa che per apportare un contributo significativo, gli elementi parassiti devono poter re-irradiare un'energia comparabile a quella da cui vengono "eccitati", è chiaro che la corrente circolante nel primo direttore e nel riflettore sarà via via maggiore se aumenta il numero dei direttori, mentre l’apporto degli ulteriori direttori al guadagno ed alla direttività diminuirà via via che questi aumentano di numero e si riducono in lunghezza, una conseguenza che abbiamo visto determinare anche una riduzione nell'energia re-irradiata.

Perchè solo un direttore (o una sola cortina di riflettori)?

Se si è seguito il ragionamento, dovrebbe risultare ovvio perché sia inutile avere piu' riflettori se questi sono posti nello stesso piano del dipolo e dei direttori. Aggiungendo infatti un elemento oltre il riflettore, cioè nella direzione e nel piano dove l’energia e' gia' stata minimizzata, non possiamo sperare di ottenere nulla di significativo. L’energia presente sull’ipotetico secondo riflettore, quella che cioè potrebbe essere re-irradiata, è irrilevante, in quanto è già stata minimizzata dall’insieme riflettore dipolo, e dagli eventuali direttori presenti.

Per la ragione opposta, aggiungere direttori posizionati opportunamente ha sempre efficacia, sia per aumentare il guadagno che per incrementare il rapporto fronte retro. L’unica limitazione all’aumento dei direttori sta nel non poterli accorciare oltre un certo livello, pena la riduzione dell’energia da questi re-irradiata. Non potendo accorciare i direttori oltre un certo limite, la banda utile dell’antenna, quella cioè dove il guadagno è alto e la direttività buona, si riduce via via che i direttori aumentano.

Per aggirare il problema della banda operativa limitata, tipica delle yagi, cioè per realizzare antenne direttive ad elementi parassiti, che siano in grado di coprire tutta la banda, ad esempio UHF TV, è tipico aumentare al massimo la banda del dipolo alimentato (elementi a V, oppure porre un elemento vicinissimo al dipolo per allargarne la banda "Optimised Wideband Array")  e dispore sul sostegno, direttori che funzionano, in pratica, solo su alcune porzioni di banda.

Nelle antenne yagi multibanda, il riflettore ed i direttori (soprattutto il primo), dovrebbero il più possibile essere privi di trappole o di cariche per evitare che questi componenti, con le loro perdite, riducano in modo consistente la corrente circolante, e di conseguenza l’apporto degli elementi parassiti dove sono installate, rispetto al sistema d’antenna.

Ecco perchè, nelle antenne per radioamatori, un dipolo trappolato o caricato non è così diverso nelle prestazioni da quello corrispondente a lunghezza fisica, mentre un’antenna yagi con le stesse “trappole” sugli elementi è decisamente più scarsa nelle prestazioni rispetto alla monobanda di pari elementi. Antenne con pochi elementi (ma poche perdite) e guadagno assoluto moderato, hanno spesso prestazioni superiori a yagi multibanda, che fanno ricorso a trappole e da cui, per numero di elementi, a torto, ci si aspetterebbero prestazioni superiori.

Per riassumere, gli elementi parassiti di un’antenna yagi re-irradiano energia e questa irradiazione produce una riduzione del campo in certe direzioni ed un rafforzamento in altre, creando in questo modo direttività. Poiché nell’antenna yagi (priva di cariche e trappole) non c’e' nulla o quasi che dissipi energia, e' intuitivo che quanto non va in certe direzioni, ovvero principalmente sul retro e sul fianco, debba conseguentemente andare a rafforzare l’irradiazione nelle altre direzioni, producendo quello che viene comunemente definito “guadagno”.

Per la ragione opposta, aggiungere direttori posizionati opportunamente ha sempre efficacia, sia per aumentare il guadagno che per incrementare il rapporto fronte retro. L’unica limitazione all’aumento dei direttori sta nel non poterli accorciare oltre un certo livello, pena la riduzione dell’energia da questi re-irradiata. Non potendo accorciare i direttori oltre un certo limite, la banda utile dell’antenna, quella cioè dove il guadagno è alto e la direttività buona, si riduce via via che i direttori aumentano.

A proposito degli LNB (miracolosi) da 0,1dB di NF a 3 €

A proposito degli LNB (miracolosi) da 0,1dB di NF a 3 € cadauno.

http://www.sharpsma.com/download/BS1K2EL100A-2014-10-07-LEC14501Apdf

Questo al link (NF 0,3dB -+0,2dB), è ciò che realisticamente ci si può aspettare da un prodotto consummer di buona qualità.

Per avere di meglio, bisognerebbe spendere enormemente di più, senza poi ottenere nulla, visto che la temperatura di rumore equivalente, è sostanzialmente determinata dall'antenna (riflettore parabolico).

Multi feed

I satelliti per telecomunicazioni, sono in orbita geosincrona.
Un'orbita geosincrona, significa che il satellite mantiene la sua posizione, rispetto alla terra.
Poichè la terra ruota sul proprio asse, compiendo una rotazione completa in 24 ore, i satelliti geosincroni per telecomunicazioni, posizionati sulla verticale dell'equatore terrestre, devono fare altrettanto, cioè orbitare con la stessa velocità angolare.
La posizione sulla verticale dell'equatore, a circa 36000Km d'altezza, è una collocazione che permette di mantenere l'orbita geosincrona col minor utilizzo di energia. Una sorta di punto d'equilibrio, dove la forza centrifuga (dovuta alla velocità del satellite) e l'attrazione terrestre si equivalgono.
Il primo ad intuire l'esistenza di questa orbita e ad immaginarne un utilizzo, fu Sir Arthur G. Clarke https://it.wikipedia.org/wiki/Arthur_C._Clarke
Salvo guasti, la vita operativa di un satellite geosincrono, dipende dal carburante a bordo, che serve a dare quelle piccole correzioni di posizionamento e velocità, necessarie ad evitare che il satellite precipiti verso la terra, o si perda nello spazio.

Dalla terra, l'orbita geosincrona (o fascia di Clarke) appare in modi diversi a seconda della latitudine in cui ci si trova. All'equatore, ha la forma di una linea retta, che va da est a ovest, passando per la verticale del punto in cui ci si trova. Alle nostre latitudini, ha invece una forma a campana

Una parabola offset, non è altro che una piccola porzione di una parabola "primo fuoco" di grandi dimensioni.

Fra i vantaggi delle parabole offset, i più rilevanti sono:

1) L'antenna "captante", più correttamente detta illuminatore (entrcontenuta negli LNBF) punta maggiormante verso l'alto, cioè verso il cielo, una zona "fredda", cosa che contribuisce a non degradare la temperatura di rumore dell'antenna (illuminatore-parabola)
2) Il disco, pur puntando decisamente più in alto di quanto appare (angolo di offset), è decisamente più verticale rispetto ad una parabola prime focus, cosa che risolve il problema dell'accumulo di neve alle latitudini medio alte e quallo dell'accumulo di acqua vicino all'equatore, dove il disco prime focus, puntando sulla verticale (o giù di li) diventa una sorta di bacinella.
3) La perdita di guadagno nei fuochi secondari, cioè puntando un satellite spostando l'illuminatore piuttosto del disco, drammatico nelle prime focus, è piuttosto contenuta, quantificabile al massimo in un paio di dB entro -+ 8° dal fuoco primario.

Volendo creare un sistema di ricezione satellitare multifeed, entro 8-10° (16-20° complessivi) è perfettamente inutile spendere per acquistare una parabola toroidale. Bisogna però tener conto che per ogni satellite, oltre al puntamento in azimut, potremmo avere una diversa elevazione.
Limitandosi ad affiancare gli LNB, cioè tenendo conto solo dell'azimut e trascurando la diversa elevazione dei satelliti, può accadere che l'LNB si troverà fuori dal fuoco secondario.

Poniamo il caso di voler realizzare un multifeed: 13E, 19E, 23,5E 28,2E e che il luogo di ricezione corrisponda a Lat 44.550N Long. 10.897E
I puntamenti, saranno i seguenti:

28.2°E  Azimut = 159.06°  Elevazione = 35.88
23.5°E  Azimut = 162.32°  Elevazione = 37.19
19.2°E  Azimut = 168.25°  Elevazione = 38.05
13.0°E  Azimut = 177.00°  Elevazione = 38.68

E' da notare che la differenza in azimuth NON corrisponde affatto a quella orbitale, perchè le posizioni relative di azimut ed elevazione, dipendono dalla longitudine della postazione ricevente.
Come è facile vedere, il classico dual feed HB-Astra, dove la differenza di posizione orbitale sono 6°, a Lat 44.550N e Long. 10.897E ha una diffenza in azimut di 8,75°.
Inoltre, la differenza in elevazione tra il satellite a 13°E e quello a 28.2°E è di 2,8°. Chiunque ha una parabola, anche un semplice mono feed a 13°E, con un disco da 60cm, avrà constatato che non riceve nulla dal satellite a 16°E. Ciò significa che un errore di soli 3°, anche con un disco di soli 60cm, comporta un'attenuazione enorme rispetto al segnale ottenibile mettendo l'illuminatore (LNBF) nel fuoco primario o secondario. Se basta una 60 cm per rendere un errore di 3° sufficiente a NON ricevere, con parabole di maggiori dimensioni, il problema diventa ancor più importante.
Pertanto, se la differenza in elevazione è ridotta, cioè se i satelliti da ricevere appaiono vicini ed al culmine della campana (fascia di clarke) non è un problema utilizzare i classici supporti per LNB, dove è possibile regolare soltanto la posizione azimutale. Nel caso in cui i satelliti da ricevere abbiano differenze di elevazione superiori ad 1°, diventa obbligatorio un supporto multifeed dove gli LNBF possano essere regolati anche in altezza (elevazione) oltre che in azimut.

Considerando però, che i "vantaggiosi" fuochi secondari delle parabole offset, risiedono solo su un piano, la soluzione ottimale sarebbe quella di poter inclinare tutto il disco, in modo tale che pur variando l'elevazione di per ogni satellite, tutti gli LNB siano su quel piano ottimale.

In commercio, esiste una parabola offset con questa possibilità, ma il suo prezzo è superiore a quello di una parabola toroidale, che mantiene il proprio guadagno per una differenza angolare ben superiore ai 20° tipici di una semplice offset.

Chi ha dimestichezza di bricolage "metalmeccanico" e dispone di una saldatrice ad elettrodi e di una troncatrice (in alternativa va bene anche una smerigliatrice angolare, con disco di taglio e base di supporto), può facilmente ed economicamente trasformare un'economicissima parabola offset da 80cm (tipicamente 20€) o da 100cm (35-50€).

L'operazione consiste nel tagliare il supporto che ancora la parabola al palo di sostegno, in prossimità della staffa che si appoggia al palo, saldando due piastre di acciaio da 10x10cm (1€ cad. al Brico) ai tronconi del supporto. Alle piastre vanno praticati 3 fori (suggeirirei da 8.5mm) di cui uno centrale, che farà da perno, alla piastra che verrà saldata al troncone verso il palo, i due fori dovranno essere trasformati in due asole semicircolari. Praticamente parlando, alle nostre latitudini e per l'esempio fatto 13E-28E, l'inclinazione del disco è alquanto limitata (circa 5-6°), pertanto, al posto delle asole, basterà allargare i fori da 8,5mm, utilizzando una spessa rondella come quella nell'immagine qui sotto. 

La messa a punto (inclinazione) sarà perfetta, quando l'elevazione del disco sarà la stessa per i satelliti agli estremi.

Attenuatori a 75 Ohm  

(una tabella, fa sempre comodo)

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