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IV3PRK Pierluigi “Luis” Mansutti

160 Meters: DXing on the Edge

I miei due anni in Ecuador come HC1PF - part 2

Il problema della recinzione elettrica.

Piuttosto deluso dagli ultimi seri tentativi con il loop di K6STI, rimasi convinto che il mio problema stava nella recinzione elettrica: ll loop si trovava all'interno di una grossa bobina di 5 spire, ognuna lunga 183 metri, disposte come nello schema sottostante.

Stando alla teoria di K6STI, il noise è polarizzato verticalmente, e pertanto un'antenna a polarizzazione orizzontale dovrebbe aiutare a ridurlo ma, nel mio caso particolare, l'inevitabile accoppiamento con la grande bobina orizzontale diventa dominante ed introduce ancora più rumore, qualunque sia la polarizzazione ed indipendentemente dal fatto che l'alta tensione sia applicata, oppure no!

Quindi, sul modello di EZNEC ho aggiunto la cinta elettrica - esattamente come misurata con i dettagli delle 5 spire. Nell'immagine “antenna view” si vede il peso preponderante della corrente indotta sui fili della recinzione, rispetto a quella che si sviluppa sui fili del loop quadrato:

Di conseguenza, il diagramma di radiazione verticale viene completamente distrutto: un unico grosso lobo, diretto verso l'alto (traccia nera Primary) cannibalizza i due lobi minori a 45 gradi (traccia blu).

Il disegno del loop di K6STI è stato trasformato, dall'accoppiamento alla recinzione elettrica, in un loop orizzontale completamente diverso, che corrisponde alla realtà e spiega il peggiorato livello di rumore: oltre 15 dB di guadagno rispetto al disegno originale - ma è tutto noise, non segnale…

La conclusione è che, sicuramente, devo riconsiderare il tutto e fare ritorno alle antenne riceventi a polarizzazione verticale!

Quito, 15 marzo 2015 Luis HC1PF/IV3PRK

Un tentativo ancora più velleitario: le DHDL.

Siccome la flag sembrava essere l'unica in grado di funzionare in questo ambiente, andai su EZNEC alla ricerca di un loop efficiente che si potesse installare più in alto della recinzione elettrica e senza connessioni a terra. Gran parte dei modelli esibivano dei diagrammi di radiazione eccellenti ma, dopo avervi aggiunto la vicinanza dell'antenna TX e della recinzione elettrica, i risultati cambiavano drammaticamente.

Ripresi allora la documentazione di qualche anno prima sulla DHDL - Double Half Double Loop - un'antenna ideata da Carlos N4IS ed elaborata da George AA7JV per la sua DXpedition a TX3A - dalla quale prese il nome - che io copiai e sviluppai con successo in Italia. Qui ci sono tutti i dettagli:

Con i supporti disponibili - quelli delle pennant precedenti, allungati con canne da pesca - potevo raggiungere un'altezza di dieci metri; così decisi di provare una DHDL fissa verso il Giappone, ed un'altra commutabile nelle direzioni NE - SW. I loop sono costituiti da leggerissimo filo giapponese di alluminio da 1 mm., ma non era possibile andare più in su dei 9 m., per cui cercai su EZNEC quali erano le dimensioni più convenienti; scegliere, cioè, fra un loop di 5 x 9 m. con il punto inferiore all'altezza di 4.5 m., oppur un loop di 6 x 9 m., ma con il punto più basso a 3.5 metri di altezza.

Con tutti quei fili nel modello, fu subito chiaro che i loop di 5 x 9 m., sopra i 4.5 m. di altezza (traccia verde) avevano un migliore lobo ed RDF di quelli più grandi (traccia blu), ma un metro più bassi.

Seppure i diagrammi di radiazione orizzontale non fossero spettacolari, la commutazione delle direzioni portava ad una percettibile differenza - da 15 a 20 dB - nel rapporto F/B, tenendo in considerazione la vicinanza della cinta elettrica e dell'antenna TX. Questo è lo schema completo della DHDL commutabile. Dalla prima scatola di commutazione, a quelle alla base dei loop, i 12V sono trasmessi tramite il cavo coassiale.

Sono stati inseriti tre CMC (common mode chokes) con 16 passaggi di cavo RG6 attraverso il toroide FT240-31; Una, all'uscita del cavo da ogni loop, ed una al loro punto di commutazione, connessa al picchetto di terra.

La configurazione era praticamente la stessa che avevo in Italia ma, nonostante tutta la roba che avevo caricato nel container, quelle scatole di commutazione non c'erano, e ho dovuto costruirle di nuovo.

Qui a destra, vediamo il tutto preparato con cura e controllato il funzionamento a terra e, sotto, il loro collocamento sui pali di vetroresina.

Ma queste foto, purtroppo, introducevano un nuovo nemico, che non avevo ancora preso in considerazione: le linee elettriche e di servizio, esterne dell'urbanizzazione, alte dai 6 agli 8 metri, vicine al mio muro… ed in faccia alle DHDL. Più distanti, qui sotto, vediamo anche la flag rotativa e l'ancoraggio della inverted L sul tetto.

Le prime prove “in aria” delle DHDL non furono incoraggianti, e quindi di nuovo su Eznec alla ricerca di una spiegazione. Aggiunsi al modello, già affollato, anche quelle dannate linee elettriche….

….. e la risposta fu terrificante: la presenza della linea elettrica distruggeva completamente il precedente diagramma di radiazione dell'antenna (traccia blu), con un incremento del noise di almeno 15 dB in ogni direzione.

La nuova traccia nera (Primary) riempie un lobo sferico, senza alcuna direttività!

Il diagramma di radiazione verticale è ancora più chiaro:

Al modello di partenza della DHDL, sono stati aggiunti, uno alla volta:

1) l'antenna TX - inverted L (traccia blu), che non interferisce troppo sul lobo originale;

2) la presenza della recinzione elettrica (traccia verde) è tollerabile, nonostante il lobo posteriore;

3) ma con l'aggiunta delle linee elettriche esterne, il lobo si trasforma in un unico grosso pallone verso l'alto, che annienta qualsiasi altro diagramma di radiazione dell'antenna!

Tuttavia, ancora non mi arrendo… cos'altro posso provare?

Quito, 25 marzo 2015 Luis HC1PF/IV3PRK

Le prime deludenti BOG.

Così, dopo gli esperimenti velleitari con i loop orizzontali e le DHDL, decisi di provare con le BOG, avventurandomi all'esterno nonostante i rischi di furto. Avevo già provveduto a far uscire dal muro un cavo coassiale per provare una Beverage a terra, stendendo un filo sotto cespugli e rovi e nascondendolo il più possibile nell'erba. La zona non è coltivata e vi viene portata, ogni tanto, solo qualche mucca al pascolo. Allontanandoci un centinaio di metri dal mio muro, vediamo le alture di Quito a una decina di km. dall'altra parte della vallata.

Il punto di alimentazione di questa prima BOG, è appena fuori del muro, qui a destra, su un picchetto di rame di 1.80 m. in mezzo alla vegetazione.

La sua lunghezza avrebbe dovuto essere di 180 m., ma non ne sono sicuro, perché una parte del filo, lasciato scoperto mentre ero a pranzo, venne tagliato e … rubato. Subito rimpiazzato con un un altro pezzo, meglio nascosto nell'erba fino alla sua terminazione, collegata con una resistenza da 220 ohm al solito picchetto di rame. Il trasformatore è su binoculare BN73-202 con 5 spire sul primario e 3 sul secondario, lato 75 ohm del cavo RG6. Nello shack, dopo il CMC con connessione a terra, c'è un altro trasformatore simile con 5/4 spire per adattare i 75 del cavo all'ingresso del ricevitore. Questa è la schermata dell'analizzatore d'antenna:

Un adattamento d'impedenza perfetto, con 50 ohm resistivi e la curva del SWR piatta fino a 7 MHz, ma inutilmente in questo caso.

Le prime prove in aria furono, ancora una volta, del tutto DELUDENTI!

La BOG dovrebbe essere un'antenna ricevente “silenziosa”, tuttavia il suo livello di rumore è alto. È terminata in direzione NW, verso il Giappone, ma io riuscivo a copiare i miei primi Giapponesi solamente sulla Flag rotativa: nulla su questa Beverage, e nulla sul loop orizzontale (eravamo ancora alla fine di febbraio)… per non parlare della ricezione sull'Inverted L.

In definitiva, flags e pennants sono le uniche antenne riceventi che funzionano in questo ambiente.

Ci avevo già rinunciato, ma qualcuno mi disse che probabilmente la mia BOG era troppo lunga, in considerazione del ridotto fattore di velocità “VF” di una Beverage a terra; così la tagliai a metà, lasciandola senza terminazione. Quindi portai fuori, dal lato opposto del muro, un altro cavo RG6 per alimentare una seconda BOG, lunga 80 metri, stesa in un'area selvaggia, libera da linee elettriche od altro, diretta ad Est, verso l'Europa e l'Africa. Direzione anche opposta a quella del rumore proveniente dalla città di Quito..

Per le prime prove, lasciai anche questa BOG senza terminazione, e le letture del livello di rumore rilevate a mezzogiorno sul ricevitore SDR-IQ furono le seguenti:

Flag rotativa: da -113 a -118 dB

BOG 80m. dir. NW senza terminazione: - 93 dB

BOG 80m. dir. Est senza terminazione: - 71 dB

Allora, chiusi l'estremità della BOG verso Est con una resistenza da 220 ohm sul picchetto di terra da 1.80 m., e rilevai un leggero miglioramento del noise, a - 80 dB, certamente non abbastanza.

Come riferimento, queste sono altre letture prese in quella stessa occasione:

Antenna trasmittente Inverted L : -74 dB

Nessuna antenna connessa: - 127 dB

Incredibile: c'era ancora una enorme differenza fra la Flag (e sarebbe stato lo stesso anche con le Pennant) - dentro il muro e nonostante la recinzione elettrica - e le BOG all'esterno, in un'area libera da qualsiasi ostacolo.

BOG o Beverage a terra, non importa se lunghe o corte, terminate o non terminate: che delusione!…

Cosa mi resta da provare adesso?

2 marzo 2015

Luis HC1PF/IV3PRK

Finalmente, le BOG iniziano a funzionare come si deve!

Il mio miglio amico giapponese Kin, JH7PFD, mi suggerì di spostare il punto di alimentazione della BOG il più lontano possibile. Così, messi assieme altri rotoli di cavo RG6 per un totale di 200 metri, lo sotterrai appena un poco fuori del muro per non farmelo rubare, e raggiunsi il crinale della vallata, in mezzo ai cactus, dove non ci sono attività umane o gente a spasso..

In assoluta tranquillità per l'assenza di serpenti od animali pericolosi nascosti nella vegetazione a queste altitudini, erano consigliati giusto i guanti per stendere il filo attraverso arbusti spinosi, cactus e agave, con l'unica preoccupazione di tenerlo nascosto agli occhi di possibili ladri (la sola fauna che non manca mai da queste parti).

Nella foto a lato sto inserendo, al punto di alimentazione, un CMC (common mode choke) fatto con 8 passaggi di cavo RG6 attraverso tre toroidi FT140-J, e nascondendo il tutto…. sotto la sorveglianza di mia moglie Luisa e dei due cani locali, che ci hanno adottato!

Qui, all'estremità della BOG, non riuscendo a piantare fino in fondo il picchetto di rame da m. 1.80, vi ho aggiunto tre radiali di 30 m. ciascuno.

Come al punto di alimentazione, inserii all'entrata nello shack altri due CMC con 8 passaggi di RG6 attraverso 3 toroidi FT140-J (avevo purtroppo esaurito gli FT240-31) e finalmente iniziai a vedere i primi buoni risultati.

Questa BOG è lunga circa 90 metri, in direzione N-NW, ed ora già le prove “in aria” sono molto soddisfacente: tutte le stazioni dal NA arrivano meglio che sulla Flag.

Anche ritornando alle prove precedenti, quelle del noise a mezzogiorno sul ricevitore SDR-IQ, si rilevano grandi miglioramenti. Il divario che prima si registrava fra la Flag rotativa e le BOG era compreso tra 20 e 40 dB, ora è ridotto a non più di 3 dB:

Flag rotativa puntata in direzione N-NW: -117 dB

BOG 90 m. terminata con 220 ohm in direzione N-NW: - 115 dB.

Nelle due notti successive, riuscii a collegare alcune stazioni a bassa potenza che in passato si erano lamentate su DX Summit che non le stavo ascoltando. Proprio bene, e questa mattina, ascoltavo molto meglio i Giapponesi sulla BOG che sulla Flag. Purtroppo, l'Europa si trova da 45 a 90 gradi fuori da questa direzione, e devo provare qualcos'altro. In ogni caso, questa è la strada da seguire, almeno una lunghezza d'onda di distanza dalla recinzione e dalle linee elettriche.

Su questa mappa Google earth, ho aggiunto:

In AZZURRO: i quasi 200 metri di cavo RG6;

In ROSSO: le due BOG nelle direzioni N-NW ed Est, con tre radiali di 30m. a ciascuna estremità;

In BIANCO: la direzione Nord;

In GIALLO: la mia recinzione elettrica;

In ARANCIO: la linea elettrica (22.8 KV) e quelle di servizi pubblici.

Quito, 5 aprile 2015

Ma spunta un nuovo problema: BCI - interferenze delle stazioni broadcasting.

Bene, finalmente mi ero liberato del rumore, ma ecco, proprio dalla sua riduzione sulle BOG, spuntare un nuovo problema, il “BCI - broadcasting interference”: segnali spuri con musica e parlato sull'intera banda dei 160 metri dalle vicine stazioni trasmittenti in AM, più o meno forti, di giorno e di notte.

Ce ne sono ancora molte di queste stazioni sulle Ande, che trasmettono sulla parte superiore delle onde medie; non usano grandi potenze (in genere 1 - 10 KW) ma alcune di loro sono piuttosto vicine e, anche se 500 KHz più basse in frequenza, costituiscono un bel problema per le spurie che generano e vengono captate dalle calze dei cavi coassiali - tipico caso di “common mode noise”.

Gary, KD9SV, mi consigliò di incrementare l'isolamento usando degli avvolgimenti bifilari su binoculari BN73-202. Dalla stimata impedenza di 1500 ohm dei miei CMC, con cavo coassiale su toroidi FT140-J, avrei potuto raggiungere i 3.000 ohm, anche troppo nella generalità dei casi, ma un aiuto in più per combattere la BCI nella mia situazione particolare.

Con il trapano ho attorcigliato due sottili fili smaltati e colorati #26 e sono riuscito a farne passare 6.5 spire attraverso i binoculari. Ma Andrey, RA6LBS, mi scrisse che, dalle sue misure, un tale CMC non poteva ottenere un'impedenza così alta, e allora vi aggiunsi anche i chokes con il cavo.…”melius abundare quam deficere”!

Uno di questi piccoli choke su binoculare ci stava benissimo nello shack, in un piccolo box in alluminio contenente il trasformatore da 75 a 50 ohm ed il circuito di alimentazione a 12 VDC attraverso il coassiale.

Questo è lo schema di alimentazione e commutazione delle mie BOG, alle due estremità del cavo coassiale, con il dettaglio degli avvolgimenti. Nella foto sottostante, la scatoletta di alluminio, con il circuito di entrata.

Per il momento, lasciai la nuova BOG verso Est non terminata, mentre quella verso N-NW era già terminata con 220 ohm. Le nuove letture sul ricevitore SDR-IQ danno, finalmente, il livello del rumore sulla BOG terminata sceso a -118 -120 dB, come sulla Flag, mentre quello sulla BOG non terminata era ancora a - 90 dB, circa 30 dB più alto. Possiamo apprezzare meglio l'azione del rumore, scendendo sulla banda delle BC, centrata su 1.360 KHz, l'emittente a me più vicina. Su questa frequenza, il livello del noise peggiora di circa 30 dB, ed è attorno a - 60 dB sulla BOG non terminata (schermata sinistra) dal quale emerge il picco della BC a -30 dB (SNR = 30 dB). Sulla BOG terminata (a destra), invece, il noise si è abbassato, attorno a - 90 dB, mentre il picco della BC è - 40 dB, con un incremento del SNR a 50 dB (+ 20 dB) e spuntano altre stazioni.

Impressionante, sulla BOG non terminata, quasi tutte queste broadcasting sono coperte dal rumore!

Inizialmente, avevo pensato di tenere questa BOG, che è più corta, così senza terminazione, allo scopo di averla bidirezionale e coprire, oltre l'Est, anche l'Ovest verso il Pacifico, ma mi sono reso conto che è sempre necessaria una buona connessione a terra. Ho terminato, così, anche questa con una resistenza da 220 ohm su un picchetto di terra e tre radiali di 20 metri (com'era già indicato sulla precedente mappa di Google) ottenendo un netto miglioramento.

Comunque, l'antenna più lunga, in direzione N-NW, rimane ancora meno rumorosa, con una ricezione più tranquilla e non capisco perché… sicuramente le spurie delle broadcasting tutto attorno giocano un ruolo significante. In questi giorni non c'è molta attività in giro per ulteriori prove ma, senza tema di smentita, ora la mia migliore antenna ricevente è diventata la BOG verso Nord-Nord Ovest.

Quito, 14 aprile 2015 Luis HC1PF/IV3PRK

Nel frattempo, il mio grande amico Gary aveva voluto sapere quali erano le frequenze delle stazioni AM locali più forti e, dopo pochi giorni, mi inviò in regalo due filtri passa-banda realizzati specificamente per me.

Il loro inserimento fu fantastico: entrambi i segnali in AM su 1.240 e 1.360 KHz, ricevuti sulle BOG, vennero subito ridotti da 40 a 50 dB.

Queste sono le letture del rumore sul ricevitore SDR-IQ - con e senza filtri passa-banda - seguite da quelle delle spurie sullo S-meter del TS590. Impressionante: l'antenna che ne beneficia maggiormente è la BOG verso Est.

Noise level at noon - SDR-IQ readings on 1.830 KHz:

No filters with filters improvement

BOG N-NW -110 dB -114 dB 4 dB

BOG East - 85 dB -114 dB 29 dB

FLAG -115 dB -115 dB 0 dB

These are the S-meter readings of BC AM spurious signals on

TS590 transceiver with KD9SV preamp. in normal op. set-up:

- No filters: BC carrier on 1810 1820 1830 1840 1850 KHz

BOG N-NW S 6 S 7 S 9+10 S 7 S 9

BOG East S 7 S 8 S 9+15 S 8 S 9+15

FLAG S 4 S 4 S 5 S 4 S 5

- With filters: BC carrier on 1810 1820 1830 1840 1850 KHz

BOG N-NW S 4 S 4 S 4 S 4 S 4

BOG East S 4 S 4 S 4 S 4 S 4

FLAG S 4 S 4 S 4 S 4 S 4

Che strana situazione: i prodotti di mixaggio delle BCI erano terribili quando ricevuti tramite le antenne BOG - soprattutto quella verso Est - e quasi inesistenti quando provenienti dalla Flag. Ciò significa che le onde delle stazioni broadcasting si propagano soprattutto sulla superficie terrestre - e non tramite la ionosfera - e con l'inserzione dei filtri passabanda, vengono completamente bloccate, grazie Gary!

Quito, 27 aprile 2015 Luis HC1PF/IV3PRK

Il triste epilogo delle mie BOG!

Ma purtroppo, il sogno era destinato a svanire in pochi giorni… e notti. La mattina del 7 maggio udii lo sferragliare di un Caterpillar al di là del muro: il progresso umano era arrivato anche lì, in un'area naturale e selvaggia che finora nessuno aveva toccato. Alla fine della giornata, tutta la vegetazione era stata spazzata via, il terreno spianato, e io non potevo fare altro che cercare ciò che era rimasto delle mie antenne.

Per fortuna il danno fu molto limitato, dato che avevo spostato le BOG oltre il crinale, sul pendio ripido, e pertanto era stato spezzato solamente il cavo coassiale che attraversava la parte pianeggiante. Un problema facilmente risolvibile con le mie abbondanti scorte di cavi e connettori, ma il dilemma era: cosa dovevano fare? che futuro avrebbe avuto quell'area finora incontaminata?

… e dove avrei potuto mettere le mie antenne?

…. il seguito su questa pagina

Quito, 9 maggio 2015 Luis HC1PF/IV3PRK