Cos’è un’Antenna

Un’antenna è il punto di transizione tra il circuito elettrico e lo spazio libero: in trasmissione trasforma l’energia convogliata dalla linea in onda elettromagnetica, mentre in ricezione compie il processo inverso e rende disponibile ai morsetti un segnale elettrico utilizzabile dal ricevitore.

Dal punto di vista fisico, il suo funzionamento si capisce richiamando la teoria di Maxwell: un campo elettrico variabile genera un campo magnetico variabile, e i due campi si sostengono a vicenda propagandosi nello spazio come onda elettromagnetica. In un’onda radio il campo elettrico e il campo magnetico sono tra loro perpendicolari e anche perpendicolari alla direzione di propagazione.

In virtù del principio di reciprocità, un’antenna ben progettata presenta sostanzialmente lo stesso comportamento sia in trasmissione sia in ricezione: se è efficiente nell’irradiare in una certa direzione e con una certa polarizzazione, sarà altrettanto efficace nel captare segnali con caratteristiche analoghe.

Un altro aspetto importante nella costruzione pratica è l’effetto pelle (skin effect): alle radiofrequenze la corrente tende a distribuirsi soprattutto sulla superficie esterna del conduttore. Per questo molti elementi radianti sono realizzati con tubi di alluminio cavi: si riducono peso, costo e carico al vento, senza peggiorare in modo significativo il comportamento elettrico.

Campo Elettromagnetico e Polarizzazione

Quando si parla di antenna non basta sapere quanta potenza viene irradiata: conta anche come l’onda si presenta nello spazio. La polarizzazione indica l’orientamento del campo elettrico rispetto alla direzione di propagazione. Per convenzione, quando si dice che un’onda è polarizzata verticalmente oppure orizzontalmente, ci si riferisce sempre alla componente elettrica.

In pratica:

• una verticale genera normalmente polarizzazione verticale;
• un dipolo teso parallelamente al terreno produce polarizzazione orizzontale;
• nei sistemi satellitari o in alcuni collegamenti speciali si usa anche la polarizzazione circolare.

Esistono anche configurazioni meno semplici. Una polarizzazione mista, incrociata o circolare può essere ottenuta combinando due o più elementi accoppiati tra loro, montati sullo stesso asse e alimentati con relazioni di fase opportune, per esempio in fase oppure in quadratura.

La polarizzazione va scelta in modo coerente con il collegamento previsto. In VHF e UHF un disallineamento tra polarizzazioni può introdurre attenuazioni molto marcate, mentre nelle comunicazioni HF a riflessione ionosferica il fenomeno tende a essere meno critico perché il percorso può alterare la polarizzazione originaria.

Dal punto di vista pratico, la polarizzazione verticale tende a raccogliere più rumore impulsivo ed elettrico locale, mentre la polarizzazione orizzontale è spesso preferita nelle bande HF per il traffico DX perché in media offre un fondo di rumore più basso.

Parametri Fondamentali

Lunghezza d’onda e frequenza

La relazione tra frequenza e lunghezza d’onda è:

$$\lambda = \frac{c}{f}$$

dove $c \approx 3 \times 10^8 \text{ m/s}$ è la velocità della luce e $f$ è la frequenza in Hz. Le dimensioni fisiche di un’antenna sono tipicamente una frazione di $\lambda$ (mezza onda, quarto d’onda, ecc.).

Guadagno

Il guadagno $G$ esprime quanto un’antenna concentra l’energia irradiata in una direzione privilegiata rispetto a un’antenna di riferimento isotropica (dBi) o a un dipolo a mezza onda (dBd):

$$G \text{ [dBi]} = G \text{ [dBd]} + 2{,}15 \text{ dB}$$

Un’antenna isotropica ideale irradia uniformemente in tutte le direzioni e ha guadagno 0 dBi. Se il riferimento è invece il dipolo a mezza onda, il guadagno si esprime in dBd: un dipolo semplice ha per definizione 2,15 dBi, cioè 0 dBd. Quando si leggono le specifiche di un’antenna è quindi importante verificare sempre quale riferimento è stato usato.

ERP: Potenza Effettiva Irradiata

La ERP (Effective Radiated Power, potenza effettiva irradiata) è la potenza che il sistema d’antenna equivale a irradiare nella direzione di massimo campo, usando come riferimento un dipolo a mezza onda. Non coincide quindi con la sola potenza d’uscita del trasmettitore: per determinarla bisogna considerare anche le perdite introdotte dalla linea di alimentazione e l’eventuale guadagno dell’antenna.

In forma pratica:

$$\mathrm{ERP,[W]} = P_\mathrm{TX}\cdot 10^{\frac{G-p}{10}}$$

dove:

• $P_\mathrm{TX}$ è la potenza RF disponibile in uscita dal trasmettitore, espressa in watt;
• $G$ è il guadagno dell’antenna in dBd;
• $p$ rappresenta le perdite complessive della linea di alimentazione e degli elementi in serie, espresse in dB.

Nel termine $p$ rientrano quindi non solo il cavo coassiale, ma anche le attenuazioni introdotte da connettori, commutatori d’antenna, filtri e da qualunque altro elemento inserito tra trasmettitore e antenna.

Il significato fisico è semplice: la linea di alimentazione e gli accessori tolgono potenza utile, mentre l’antenna può concentrarla in una direzione preferenziale. L’ERP descrive il risultato complessivo del sistema visto dall’esterno, nella direzione di massimo irraggiamento.

Per esempio:

• con 100 W al trasmettitore, 2 dB di perdita di linea e antenna da 6 dBd, si ottiene circa 251 W ERP;
• con 10 W, perdite di 4 dB e antenna da 7 dBd, si ottengono circa 20 W ERP.

Altri esempi utili per prendere dimestichezza con il calcolo:

• con 100 W e antenna da 10 dBd, senza perdite considerate, si arriva a 1000 W ERP;
• con 5 W, antenna da 30 dBd e 10 dB di perdite complessive, si ottengono 500 W ERP;
• con 100 W, antenna da 4 dBd e 1 dB di perdite, si ottengono circa 200 W ERP;
• con 10 W, antenna da 34 dBd e 4 dB di perdite, si arriva a circa 10.000 W ERP.

È importante non confondere la potenza del RTX con la potenza effettivamente irradiata: a seconda di cavo e antenna, l’ERP può essere sia inferiore sia superiore alla potenza letta sul frontale del trasmettitore.

Se il guadagno è espresso in dBi invece che in dBd, per calcolare correttamente l’ERP va prima convertito sottraendo 2,15 dB. In alternativa, quando si usa come riferimento l’isotropa invece del dipolo, si parla di EIRP.

Nota normativa italiana sui limiti di potenza

Nel contesto italiano è importante distinguere con attenzione come viene espresso il limite normativo:

• per le stazioni di radioamatore ordinarie, il limite è espresso come potenza di picco (PEP) fornita alla linea di alimentazione dell’antenna;
• per le stazioni ripetitrici automatiche non presidiate, il limite è invece espresso come ERP, cioè potenza effettivamente irradiata rispetto al dipolo di riferimento.

Nel testo vigente dell’Allegato n. 26 al Codice delle comunicazioni elettroniche, verificato alla data del 21 aprile 2026, l’art. 15 indica per le stazioni del servizio di radioamatore:

• 500 W PEP per la classe A, in stazione fissa o mobile/portatile;
• 50 W PEP per la classe B, in stazione fissa o mobile/portatile.

Per le stazioni ripetitrici automatiche non presidiate, l’art. 9 dello stesso allegato prevede invece una massima potenza equivalente irradiata di 10 W ERP.

Questo significa che i valori 500 W e 10 W ERP non sono direttamente confrontabili: il primo è una potenza disponibile all’alimentazione dell’antenna, il secondo è una potenza equivalente irradiata che tiene già conto di guadagno e perdite del sistema.

Per questo motivo, quando si leggono norme, schede tecniche o quesiti d’esame, bisogna sempre controllare se il valore è espresso in W PEP, ERP oppure EIRP.

Direttività e Angolo di Irradiazione

La direttività descrive la forma del diagramma di irradiazione, cioè il modo in cui il campo elettromagnetico viene irradiato nello spazio sui piani orizzontale e verticale. Un’antenna con elevata direttività concentra il segnale in un fascio stretto (lobo principale) e riduce le irradiazioni laterali (lobi secondari).

L’angolo di irradiazione verticale è critico: angoli bassi favoriscono il traffico DX (lunga distanza), mentre angoli elevati favoriscono il traffico locale. Sia il diagramma di irradiazione sia l’angolo utile dipendono non solo dal progetto dell’antenna, ma anche dalla quota di installazione e dalla presenza di ostacoli o strutture metalliche nelle vicinanze.

Per fissare le idee, i grafici seguenti mostrano diagrammi qualitativi e normalizzati: non rappresentano misure reali di una specifica antenna, ma aiutano a visualizzare la differenza tra copertura omnidirezionale, dipolo e antenna direttiva.

Grafico: confronto qualitativo sul piano orizzontale. In verde una verticale idealmente omnidirezionale; in blu un dipolo, con massimi broadside e minimi lungo l’asse del filo.

Grafico: irradiazione verticale qualitativa. La curva rossa rappresenta un’antenna con angolo basso, più adatta al DX; la curva arancione una configurazione che irradia più in alto, più utile per collegamenti locali o NVIS.

Grafico: esempio qualitativo di antenna direttiva tipo Yagi. Il lobo principale è in avanti, i lobi laterali sono contenuti e la radiazione posteriore è ridotta.

Impedenza e Adattamento

L’impedenza di un’antenna è il rapporto tra la tensione e la corrente al suo punto di alimentazione. È un valore che dipende dalla frequenza e viene in genere specificato alla frequenza centrale o alla frequenza per cui l’antenna è stata progettata. Un dipolo a mezza onda in spazio libero ha un’impedenza teorica di circa 73 Ω. In ambito radioamatoriale sono molto comuni antenne e linee da 50 Ω, perché semplificano l’adattamento con i ricetrasmettitori.

L’adattamento tra la linea di trasmissione e l’antenna è fondamentale per il massimo trasferimento di potenza. Nella pratica si ricorre a diversi sistemi di adattamento, scelti in base al tipo di antenna, alla banda e all’escursione d’impedenza da correggere.

I più comuni in campo radioamatoriale sono:

• Gamma match, molto usato sulle Yagi per portare il radiatore verso 50 Ω;
• T-match e delta match, tipici di antenne direttive e dipoli alimentati con sistemi simmetrici;
• balun trasformatori con rapporti come 4:1, 6:1 o 9:1, quando serve trasformare anche l’impedenza;
• balun 1:1 o choke coassiale, quando l’obiettivo principale è bloccare le correnti di modo comune senza cambiare impedenza;
• hairpin match, impiegato soprattutto nelle Yagi con dipolo ripiegato o radiatore a bassa impedenza.

ROE / SWR

Il Rapporto d’Onda Stazionaria (ROE, o SWR dall’inglese Standing Wave Ratio) misura il grado di disadattamento tra trasmettitore/linea e antenna:

$$\text{SWR} = \frac{Z_\text{max}}{Z_\text{min}}$$

Quando l’impedenza dell’antenna non coincide con quella della linea di trasmissione, una parte dell’energia che viaggia verso l’antenna viene riflessa indietro verso il trasmettitore. Lungo il cavo si sovrappongono quindi un’onda diretta e un’onda riflessa: da questa interferenza nascono i punti di massimo e minimo che prendono il nome di onde stazionarie.

Un SWR di 1:1 indica adattamento perfetto e corrisponde alla condizione in cui tutta la potenza disponibile viene trasferita al carico senza riflessioni apprezzabili. Valori superiori a 2:1 non significano necessariamente danno immediato, ma indicano che il sistema sta lavorando in modo meno efficiente; all’aumentare del disadattamento crescono la potenza riflessa, le perdite e lo stress sullo stadio finale del trasmettitore.

In pratica, in una stazione reale è difficile ottenere un 1:1 assoluto su tutta la banda. Valori dell’ordine di 1,1:1 fino a circa 1,5-1,7:1 sono spesso considerati ancora accettabili, mentre un ROS non può essere inferiore a 1.

Il SWR si controlla normalmente con un ROSmetro o con un wattmetro direzionale, strumenti che permettono di osservare separatamente la potenza diretta e quella riflessa.

Grafico: andamento qualitativo del SWR su linea da 50 Ω al variare dell’impedenza del carico puramente resistivo. Il minimo si ha a 50 Ω, cioè in condizioni di adattamento.

Strumenti per la verifica del sistema d’antenna

In una stazione radioamatoriale conviene disporre almeno di due strumenti di base:

• wattmetro, per misurare la potenza erogata dal trasmettitore;
• ROSmetro, per controllare l’adattamento dell’insieme formato da cavo, connettori, accordatore e antenna.

Spesso i due strumenti sono integrati in un unico apparecchio. Il wattmetro aiuta a capire se il trasmettitore sta realmente erogando la potenza prevista, mentre il ROSmetro segnala se quella potenza sta arrivando correttamente al sistema radiante oppure se una parte importante viene riflessa indietro.

Per chi autocostruisce antenne o lavora spesso in HF, è molto utile anche un analizzatore d’antenna. Rispetto al solo ROSmetro, fornisce una lettura più completa dell’andamento dell’antenna in frequenza e permette di osservare con maggiore precisione parametri come risonanza, impedenza e minima di ROS, rendendo più rapida la taratura.

Uno strumento altrettanto importante in laboratorio e in stazione è il carico fittizio (dummy load), chiamato talvolta anche antenna artificiale. Si tratta di un carico non induttivo, realizzato per presentare al trasmettitore un’impedenza nota, tipicamente 50 Ω, e dissipare la potenza in calore invece che irradiarla.

Il carico fittizio permette di eseguire prove, regolazioni e misure del trasmettitore senza mandare segnale in antenna. È quindi utile per verificare la potenza d’uscita, controllare il corretto funzionamento della catena RF e fare tarature in sicurezza senza occupare inutilmente la banda.

Va inoltre scelto con una potenza nominale adeguata. Un apparato da 100 W non dovrebbe essere provato con un carico da 10 W, che rischierebbe di danneggiarsi rapidamente per surriscaldamento; conviene usare un carico di margine superiore, per esempio 200-250 W o più, in funzione del tempo di trasmissione e del modo usato.

Polarizzazione

In HF la polarizzazione perde importanza per la propagazione ionosferica. In VHF/UHF è necessario avere la stessa polarizzazione tra le stazioni per evitare perdite.

Banda di Lavoro

La frequenza di lavoro identifica la frequenza, o più spesso la frequenza centrale, per la quale l’antenna è stata dimensionata. La banda di lavoro indica invece l’intervallo attorno a tale frequenza entro cui l’antenna continua a operare correttamente.

In pratica, la banda utile viene spesso definita come il range entro il quale le prestazioni restano accettabili rispetto al valore centrale; una convenzione comune usa i limiti a -3 dB. Un’antenna molto efficiente ma estremamente stretta di banda può richiedere risintonizzazioni frequenti; al contrario, un’antenna larga di banda è più flessibile ma non sempre offre la massima selettività o il massimo rendimento.

Rapporto Avanti/Indietro

Nelle antenne direttive, e in particolare nelle Yagi, è importante anche il rapporto avanti/indietro (front-to-back ratio), cioè la differenza tra il livello irradiato nella direzione principale e quello irradiato nella direzione opposta. Un valore elevato indica una migliore capacità di privilegiare il segnale utile e attenuare ciò che proviene dal retro antenna, riducendo l’emissione e la ricezione di segnali in direzioni non desiderate.

Grafico: esempio qualitativo in dB di una direttiva. Il massimo è in avanti, mentre la zona posteriore è molto attenuata: la differenza tra i due livelli rappresenta il rapporto avanti/indietro.

Potenza Applicabile e Aspetti Meccanici

Oltre ai parametri elettrici, un’antenna va valutata per:

• potenza massima applicabile, legata ai limiti di isolamento, riscaldamento e tensione ai punti di massimo campo;
• robustezza meccanica, cioè resistenza a vento, ghiaccio, fatica dei materiali e qualità dei sistemi di fissaggio;
• compatibilità con l’installazione, per esempio spazio disponibile, altezza e presenza di supporti o radiali.

Nel caso di antenne direttive, questi aspetti meccanici diventano ancora più importanti perché incidono sul dimensionamento del palo, del supporto e dell’eventuale rotore necessario al puntamento.

La potenza ammissibile può inoltre dipendere dal modo di emissione: in CW il carico è continuo e termicamente più gravoso, mentre in SSB la portante è soppressa e la potenza media dissipata tende a essere inferiore a parità di PEP.

Linee di Trasmissione

La linea di trasmissione (cavo coassiale, bifilare, ecc.) collega il ricetrasmettitore all’antenna e trasporta energia in forma guidata fino al punto in cui l’antenna la trasforma in radiazione. Le caratteristiche principali sono:

• Impedenza caratteristica $Z_0$: 50 Ω per cavi coassiali tipici in uso radioamatoriale, 75 Ω per applicazioni TV/sat.
• Perdite: aumentano con la frequenza e la lunghezza del cavo.
• Velocità di propagazione (fattore di velocità $V_f$): il segnale viaggia più lentamente rispetto allo spazio libero (es. 0,66 per RG-58).

Linee di alimentazione: scelta pratica

Per linee di alimentazione si intende l’insieme dei conduttori usati per trasportare il segnale RF da e verso l’antenna. In pratica le antenne possono essere alimentate con cavo coassiale oppure con linea bifilare. Le linee bifilari o a scaletta sono oggi meno comuni nell’uso quotidiano della stazione, ma restano utili in alcune realizzazioni wideband e nei sistemi bilanciati; storicamente erano diffuse anche le piattine da 300 Ω.

Nel cavo coassiale il segnale viaggia su un conduttore centrale circondato da un isolante; all’esterno si trova una calza o schermo metallico che funge da ritorno del segnale e allo stesso tempo scherma il sistema verso l’esterno.

Nel collegamento tra RTX, wattmetro, ROSmetro, accordatore e antenna, la soluzione più usata resta il coassiale. La scelta corretta del cavo deve tenere conto di:

• lunghezza della tratta;
• frequenza massima di utilizzo;
• potenza da trasferire;
• impedenza caratteristica richiesta dal sistema;
• attenuazione per metro, che cresce con la frequenza e diventa critica sulle tratte lunghe.

Per questo, quando non ci sono vincoli fisici o economici stringenti, conviene preferire cavi a bassa perdita. Nelle installazioni radioamatoriali classiche sono molto diffusi cavi come RG-213 e, per impianti più leggeri o tratte brevi, RG-58; quest’ultimo ha diametro minore ma in genere anche attenuazione superiore, soprattutto salendo in frequenza.

Esistono inoltre cavi coassiali con prestazioni elettriche e meccaniche migliori rispetto ai tipi più comuni, ma con costi più elevati. In sostanza, una linea di alimentazione scelta male può introdurre perdite importanti e ridurre il vantaggio ottenuto con una buona antenna.

Una distinzione importante è tra:

• linea bilanciata, nella quale nessun conduttore è collegato a massa;
• linea sbilanciata, nella quale uno dei conduttori è a massa o comunque a potenziale di riferimento.

Il balun (balanced-unbalanced) è un dispositivo che collega correttamente un carico bilanciato a una linea sbilanciata, riducendo anche le correnti di modo comune sul coassiale. L’unun (unbalanced-unbalanced) lavora invece tra due circuiti sbilanciati ed è utile quando serve soprattutto una trasformazione d’impedenza, per esempio tra una long wire e la linea di alimentazione.

Tipologie di Antenne

Prima di entrare nei singoli esempi, una distinzione utile è tra:

• antenne omnidirezionali, che coprono tutte le direzioni sul piano orizzontale o comunque non privilegiano un solo azimut;
• antenne direttive, che concentrano il segnale in una direzione preferenziale per aumentare guadagno e reiezione dei segnali indesiderati.

Questa classificazione non sostituisce quella costruttiva, ma aiuta subito a capire se un’antenna è pensata per copertura generale oppure per collegamenti mirati.

Tavola illustrativa: esempi semplificati di alcune antenne comuni in ambito radioamatoriale, utile come colpo d’occhio prima di entrare nei singoli casi.

Dipolo a Mezza Onda (λ/2)

Il dipolo è l’antenna più semplice e fondamentale. È composto da due conduttori lineari, ciascuno lungo λ/4, alimentati al centro. Può essere installato orizzontalmente, verticalmente oppure in configurazione a V invertita, e la sua polarizzazione dipende dall’orientamento prevalente del tratto radiante.

• Impedenza al centro: ~73 Ω
• Guadagno: 2,15 dBi (0 dBd)
• Diagramma: a forma di “8” sul piano del filo, omnidirezionale sul piano perpendicolare
• Polarizzazione: determinata dall’orientamento fisico

In configurazione orizzontale il diagramma presenta il massimo perpendicolarmente al filo e minimi lungo il suo asse. Se il dipolo viene piegato in V invertita, il diagramma tende a diventare più uniforme sul piano orizzontale e l’impedenza tipica scende spesso verso i 50 Ω, rendendo più semplice l’alimentazione con coassiale.

L’impedenza del dipolo cambia infatti con l’angolo compreso tra i due bracci:

• circa 75 Ω in configurazione lineare a 180°;
• circa 50 Ω con apertura attorno a 120° tipica della V invertita;
• circa 35 Ω con apertura molto stretta, dell’ordine di 90°.

Distribuzione di corrente e tensione

In un dipolo risonante a mezza onda, alimentato al centro, la corrente e la tensione non sono uniformi lungo il conduttore ma seguono un andamento approssimativamente sinusoidale. Al centro si forma un ventre di corrente e un nodo di tensione; agli estremi accade l’opposto, cioè la corrente si annulla quasi del tutto mentre la tensione raggiunge il valore massimo.

Questo spiega perché il punto di alimentazione centrale del dipolo presenta un’impedenza relativamente comoda da utilizzare. Nel caso ideale in spazio libero, il rapporto tra tensione e corrente al centro porta al valore noto di circa 73-75 Ω, che in pratica coincide con l’impedenza caratteristica del dipolo a mezza onda in risonanza.

Da qui nasce anche il concetto di resistenza di radiazione: non è una resistenza che dissipa potenza in calore come un resistore, ma la parte dell’impedenza equivalente che rappresenta la potenza irradiata dall’antenna nello spazio. Il modello teorico completo è più complesso, ma per l’uso pratico basta ricordare la relazione tra massimo di corrente al centro e alimentazione del dipolo.

Un dipolo ripiegato (folded dipole) ha impedenza ~300 Ω, adatto all’alimentazione con piattina 300 Ω o tramite opportuno adattamento. È molto usato come elemento attivo di altre antenne, per esempio nelle Yagi.

Schema illustrativo: esempio di dipolo semplice a V invertita e di dipolo multibanda con alimentazione centrale, isolatori terminali e cavo di discesa.

Calcolo pratico di un dipolo

Per una prima stima si parte dalla lunghezza elettrica di mezza onda:

$$L_{\lambda/2} = \frac{150}{f\text{ [MHz]}}$$

Poiché il conduttore reale non si comporta come un elemento ideale nello spazio libero, nella pratica si applica spesso un fattore di accorciamento vicino a 0,95-0,96. Una formula molto usata per il dipolo totale diventa quindi:

$$L_\text{tot} \approx \frac{143}{f\text{ [MHz]}}$$

e ciascun braccio misura:

$$L_\text{braccio} \approx \frac{71{,}5}{f\text{ [MHz]}}$$

Esempio: per un dipolo centrato a 7,1 MHz, la lunghezza totale iniziale risulta circa:

$$L_\text{tot} \approx \frac{143}{7{,}1} \approx 20{,}1\ \text{m}$$

quindi ogni semidipolo parte da circa 10,05 m. In autocostruzione conviene tagliare i fili leggermente più lunghi e poi rifinire la taratura accorciando poco per volta fino a portare il minimo ROS nella porzione di banda desiderata.

L’altezza dal suolo, il diametro del conduttore, l’eventuale configurazione a V invertita e la vicinanza di ostacoli possono spostare in modo sensibile la frequenza di risonanza, quindi il valore calcolato va sempre considerato come punto di partenza e non come misura definitiva.

Grafico: lunghezza totale approssimata di un dipolo a mezza onda in funzione della frequenza. All’aumentare della frequenza la lunghezza richiesta diminuisce rapidamente.

Antenna Verticale (λ/4)

Un monopolo verticale di lunghezza λ/4 richiede un piano di terra (radiali o suolo conduttivo) per completare il circuito. Ha:

• Impedenza: ~35 Ω (con piano di terra ideale)
• Polarizzazione verticale
• Diagramma omnidirezionale sul piano orizzontale
• Angolo di irradiazione basso → ottima per DX

Una variante molto comune è la Ground Plane: il radiatore verticale è accompagnato da radiali inclinati verso il basso che fungono da piano di terra artificiale. Con radiali inclinati di circa 120° rispetto allo stilo, l’impedenza si avvicina ai 50 Ω. Le antenne verticali 5/8 λ hanno guadagno leggermente superiore al λ/4 e sono comuni in VHF/UHF per veicoli e stazioni base.

Antenna Yagi-Uda

La Yagi è un’antenna direttiva composta da:

• un elemento attivo o radiatore (di solito un dipolo λ/2)
• un riflettore (leggermente più lungo, posto dietro)
• uno o più direttori (leggermente più corti, posti davanti)

Gli elementi sono montati su un supporto chiamato boom. Il riflettore massimizza la radiazione verso il fronte dell’antenna, mentre i direttori stringono ulteriormente il lobo principale. All’aumentare del numero di elementi crescono guadagno e direttività, ma aumentano anche ingombro e carico meccanico.

Il guadagno aumenta con il numero di elementi. È la tipica antenna “a rastrello” per VHF/UHF e una delle più usate in HF per le bande WARC e contest.

L’impedenza del radiatore, senza adattamento, può essere dell’ordine di 30-40 Ω; tramite gamma match, hairpin o altri sistemi di adattamento si porta facilmente a 50 Ω. In una buona Yagi il rapporto avanti/indietro può raggiungere valori elevati, anche dell’ordine di alcune decine di dB.

Nelle bande VHF, UHF e SHF le direttive possono inoltre essere combinate in stack verticale, affiancate orizzontalmente oppure disposte in array misti. Questo permette di aumentare ulteriormente il guadagno o di modellare il diagramma complessivo, a patto di curare bene fase, lunghezze elettriche e reti di alimentazione.

Loop Magnetico

Un loop magnetico (o magnetic loop) è un’antenna compatta con diametro molto inferiore a λ. È caratterizzata da:

• Alto Q, banda stretta (richiede risintonizzazione spostandosi in frequenza)
• Buona efficienza se realizzata con conduttori di grande sezione
• Bassa sensibilità ai disturbi elettrici locali
• Indicata per installazioni in spazi ridotti (es. appartamento)

Antenna Long Wire e Windom

La Windom è un dipolo alimentato in modo asimmetrico, con punto di alimentazione spostato rispetto al centro, tipicamente attorno al 36% della lunghezza totale. In questa zona l’impedenza è molto più alta di quella di un dipolo centrale, spesso dell’ordine di 300 Ω, per cui si usa un trasformatore o un balun di adattamento per riportarla verso i 50 Ω della linea. Il vantaggio pratico è la buona utilizzabilità su più bande armoniche.

In pratica una Windom dimensionata per gli 80 metri può risultare utilizzabile anche su bande armonicamente collegate, come 40, 20 e 10 metri, pur richiedendo talvolta un piccolo ritocco di adattamento in funzione dell’installazione reale.

La long wire è invece un filo lungo alimentato a un’estremità. Nelle realizzazioni radioamatoriali presenta spesso impedenze elevate, dell’ordine di alcune centinaia di ohm, e viene quindi usato un trasformatore di adattamento, spesso 9:1, oltre all’accordatore quando necessario. È una soluzione semplice e flessibile, usata soprattutto in HF quando si dispone di spazio lineare ma non di supporti complessi.

In molti casi pratici la long wire presenta impedenze dell’ordine di 450-500 Ω o comunque molto superiori ai 50 Ω della linea coassiale, per cui l’adattamento diventa parte essenziale del sistema.

Antenna a Trappola

Le antenne a trappola (trapped antennas) impiegano circuiti LC inseriti lungo il radiatore. Alla frequenza per cui la trappola è accordata, il circuito si comporta come un ostacolo ad alta impedenza e “isola” elettricamente la parte più esterna del filo; a frequenze inferiori, invece, l’intero elemento continua a contribuire alla lunghezza elettrica.

Questo trucco permette di costruire antenne multibanda senza dover installare elementi separati per ogni banda. Il compromesso è una maggiore complessità costruttiva e, in genere, qualche perdita in più rispetto a un’antenna monobanda equivalente.

Antenna Cubical Quad

La Cubical Quad è una direttiva a elementi chiusi: ogni elemento è un loop approssimativamente di un’onda, spesso di forma quadrata. Come nella Yagi, si distinguono radiatore, riflettore e uno o più direttori, ma gli elementi non sono dipoli lineari bensì circuiti chiusi.

Rispetto a una Yagi di pari boom, la Cubical Quad può offrire un buon compromesso tra guadagno, rapporto avanti/indietro e larghezza di banda. L’impedenza al punto di alimentazione può variare sensibilmente in base al numero di elementi e alla geometria adottata, ma spesso rientra in un intervallo compatibile con adattamenti semplici. Per questo è stata molto apprezzata nelle bande HF alte e nelle installazioni orientate al traffico DX.

La geometria non è necessariamente quadrata: una variante molto diffusa è la Delta Loop, nella quale l’elemento assume forma triangolare. Anche in questo caso si tratta di un’antenna a loop intero, apprezzata per il buon rendimento, il basso angolo di radiazione e la possibilità di installazione sia con vertice in alto sia con lato orizzontale superiore, in funzione dello spazio disponibile.

Antenne Paraboliche, a Tromba ed Elica

Quando la frequenza sale verso UHF alte, SHF e microonde, diventano pratiche strutture molto più direttive di dipoli e Yagi tradizionali.

La parabola concentra l’energia su un punto focale tramite un riflettore parabolico. L’elemento radiante può essere posto nel fuoco principale oppure in configurazione offset, soluzione che riduce l’ombreggiamento del feed e migliora l’accessibilità meccanica. Le parabole sono la scelta tipica quando servono guadagni molto elevati e fasci estremamente stretti.

L’antenna a tromba (horn) è invece una guida d’onda che si apre progressivamente nello spazio libero. Offre buona direttività, larga banda e perdite contenute, ed è molto usata come antenna autonoma o come illuminatore di riflettori parabolici nelle bande a microonde.

L’antenna elicoidale (helix) è costituita da un conduttore avvolto a spirale attorno a un supporto isolante o lasciato autoportante. A seconda delle dimensioni rispetto alla lunghezza d’onda può lavorare in modi diversi, ma è nota soprattutto per la polarizzazione circolare, molto utile nei collegamenti satellitari e nelle applicazioni dove l’orientamento reciproco può cambiare.

Antenne per VHF/UHF

In VHF e UHF le dimensioni si riducono drasticamente, rendendo pratiche antenne direttive compatte:

• Yagi multielemento per DX e EME
• Antenna a quad o Cubical Quad (loop a λ completa per elemento)
• Antenna parabolica per microonde (>1 GHz)
• Antenna a tromba per SHF e sistemi con guida d’onda
• Antenna elicoidale per collegamenti satellitari e polarizzazione circolare
• Antenna collineare (serie di dipoli in fase) per stazioni fisse omnidirezionali

Accordatori d’Antenna (ATU)

Un accordatore d’antenna (ATU, Antenna Tuning Unit) è una rete LC che trasforma l’impedenza vista dal trasmettitore in modo da presentargli 50 Ω, indipendentemente dall’impedenza reale dell’antenna. Non migliora l’efficienza irradiante dell’antenna, ma protegge il finale di potenza dal disadattamento.

Le topologie più comuni sono:

• Rete a T (T-match)
• Rete a L (L-match)
• Rete a Pi greco (π-match), tipica degli stadi finali a valvola

Considerazioni Pratiche

• Altezza dal suolo: in HF l’altezza influenza il diagramma verticale; in VHF/UHF massimizzare l’altezza riduce le ostruzioni.
• Effetto suolo: il suolo reale (conduttività finita) modifica l’impedenza e il diagramma di irradiazione rispetto allo spazio libero.
• Accoppiamento con strutture metalliche: grondaie, tralicci e cavi adiacenti possono deturpare il diagramma e introdurre perdite.
• Antenne accorciate: soprattutto in HF, quando lo spazio è poco, si impiegano spesso dipoli o verticali caricati con bobine o altri artifici elettrici. Sono un compromesso utile, ma in generale offrono rendimento e banda inferiori rispetto alle versioni a piena lunghezza.
• Trappole: inserendo circuiti LC lungo il radiatore si possono realizzare antenne multibanda che lavorano correttamente su più porzioni dello spettro senza dover usare elementi separati. È una soluzione comune nelle verticali e nei dipoli HF da tetto.
• Array di antenne: accoppiando due o più antenne uguali e rispettando distanza e fase di alimentazione si può aumentare il guadagno o modellare il diagramma di irradiazione in modo più controllato.
• Scelta della polarizzazione: nei collegamenti radio a lunga distanza in SSB, sia in HF sia in VHF/UHF, spesso si preferisce la polarizzazione orizzontale perché tende a raccogliere meno rumore medio rispetto a una verticale.
• Coerenza tra stazioni: per ottenere il massimo trasferimento del segnale, le due stazioni dovrebbero usare la stessa polarizzazione; in caso contrario il segnale può attenuarsi di diversi dB, fino a compromettere il collegamento.
• Protezione dalle scariche atmosferiche: scaricare in sicurezza l’antenna a terra quando non in uso riduce il rischio di danni da fulmine.