Alvarion AN1211:

un surplus moderno per microndisti!

Il mercato del surplus offre ogni giorno nuove opportunità d’acquisto e sperimentazione specialmente per gli appassionati delle HF. Raramente mi capita di trovare apparecchiature per microonde recenti e direttamente impiegabili sulle nostre frequenze, ancor meno antenne. Quando venni a conoscenza della disponibilità di un corposo lotto di antenne per 10GHz, non resistetti alla curiosità di prenderne un paio per studiarle e usarle.

Alvarion

Illustrazione 1: L’etichetta della AN1211

Alvarion è una azienda nata nel 2001 dalla fusione di BreezeCOM e di Floware, due aziende leader nel settore dello sviluppo delle apparecchiature per accesso wireless a banda larga che offrono soluzioni di accesso wireless a banda larga punto-multipunto. Negli anni seguenti si è distinta per il suo impegno e soluzioni per il sistema WiMax. Il loro prodotto di cui ci occuperemo oggi è l’antenna per banda X (10GHz) denominata AN1211, che copre le frequenze da 10,150 a 10,650GHz, quindi perfetta per i nostri usi amatoriali!

Descrizione

Illustrazione 2: Vista frontale

Esternamente l’antenna si presenta come un parallelepipedo a base quadrata di 260mm di lato e dal ridotto spessore di soli 30mm, viti, connettore SMA e protezione compresa. La sua forma piatta la rende molto conveniente in situazioni di estrema portatilità, così come in postazioni fisse quali i beacon e ponti ripetitori.

Illustrazione 3: L’array interno

Sul fronte dell’antenna troviamo una protezione stagna in materiale plastico sotto la quale sono celati gli elementi radianti veri e propri. Il retro è realizzato con un pannello di alluminio di ben 3mm di spessore. Sullo stesso sono montate ben 16 viti prigioniere per il fissaggio dell’antenna al supporto ed il connettore SMA.

Una volta rimosse le 24 viti che trattengono il guscio di protezione frontale e assicurano la protezione dagli agenti atmosferici, è possibile accedere al suo interno e ammirarne la costruzione.

L’antenna nel suo insieme è un array di ben 64 dipoli realizzato su circuito stampato; sullo stesso sono realizzate anche le linee di adattamento e messa in fase dei gruppi. Il substrato ha uno spessore di soli 0,42mm e misura 182mm di lato.

Il guadagno massimo stimabile in assenza di perdite e con un accoppiamento “perfetto” vale:

con “n” pari al numero dei dipoli accoppiati.

Fortunatamente, non si tratta di un semplice array di dipoli. Il pannello posteriore infatti, spaziato circa λ/10 realizza la funzione di riflettore, elevando il guadagno complessivo di alcuni (6~8) dB.

Il supporto con i dipoli e le linee è tenuto spaziato dal “riflettore” da un foglio di materiale espanso a bassa perdita e costante dielettrica.

Misura di gain e pattern

Terminata la descrizione fisica dell’antenna, vediamo un poco quali prestazioni offre e come misurarle. Certamente una delle più interessanti è il suo guadagno nonché il relativo diagramma di radiazione.

Nel caso si richieda elevata accuratezza, la misura non è né semplice né rapida, ma per scopi amatoriali è possibile semplificare un poco il setup di prova e ottenere comunque buoni risultati.

Vediamo ora un esempio pratico di misura del guadagno e del pattern, realizzato con mezzi modesti e facilmente reperibili.

Illustrazione 4: Il trasmettitore di prova

Da un lato, abbiamo un generatore di segnale alla frequenza di misura che irradia un campo omogeneo nella zona dove è collocata la nostra antenna in prova.

Nel mio caso ho trovato conveniente impiegare una vecchia cavità con diodo Gunn da 10 mW (ex Nuova Elettronica) abbinata ad una piccola tromba da 13dB.

Di fronte, a circa 3,5m, è collocata l’antenna in prova, il cui segnale ricevuto è quantificato per mezzo di un bolometro.

Le antenne sono collocate a circa 1,6m da terra, pari a 55λ e spaziate circa 3,5m (120λ). Il terreno su cui è montato il tutto è poco riflettente a 10 Ghz, così come lo spazio circostante è libero da ostacoli e fonti di riflessioni.

Una delle condizioni importanti da verificare in questa misura è che il campo generato sia uniforme su tutta l’area dell’antenna in prova. Ora, semplificando un poco i conti ed impiegando la formula:

possiamo vedere come la tromba da 13dB usata sulla cavità col diodo Gunn, abbia un angolo di irradiazione a -3dB di circa 37°. “Proiettando” questo fascio sul piano posto a 3,5m di distanza e nel quale giace la nostra antenna in prova, otteniamo una sagoma di circa 2m di lato, quasi 8 volte il lato dell’Alvarion, che quindi possiamo affermare sarà “illuminata” con un campo circa costante su tutta la sua superficie.

Una volta preparato il setup, passiamo all’esecuzione della misura del diagramma di radiazione, realizzata manualmente e con pazienza, rilevando angolo di puntamento e livello del segnale ricevuto.

I grafici indicano un lobo principale ampio circa 9° da cui è possibile stimare un guadagno di:

I lobi laterali sono molto bassi in tutti e due i piani con livelli costantemente inferiori ai -50dB per offset superiori ai 90°. L’elevata pulizia del diagramma di radiazione, è indice di una accurata progettazione del prodotto, con un elevato controllo della sovrapposizione delle aree di cattura delle ben 64 unità elementari di cui è composta l’antenna. Queste prestazioni, non faranno certo rimpiangere l’impiego di una vera antenna ad apertura, quale ad esempio una parabola.

A pure titolo di comparazione, riporto lo stesso diagramma, così come ottenuto su un paraboloide primo fuoco da 60cm ed illuminato con un backfire di tipo “penny feed”:

E’ evidente come il disco sia “sottoilluminato”, regalando un pattern particolarmente pulito, pur a scapito, come vedremo nel seguito, del guadagno.

Per la misura del guadagno vero e proprio, già stimato in precedenza tramite al misura dell’angolo a -3dB del lobo principale, ho impiegato un metodo comparativo, (o sostituzione), paragonando l’antenna in prova con un’altra, posta nello stesso punto, di guadagno noto

Come antenna di riferimento, ho usato una tromba campione, titolata di 18dB di guadagno.

Nel confronto con le altre due (la Alvarion e il paraboloide col Pennyfeed) ho ottenuto i seguenti risultati:

Il valore misurato per la Alvarion di 25dB coincide quindi con quello prima stimato dalla larghezza del fascio. Questo valore, ci permette anche di valutare in circa 8dB il guadagno dovuto al pannello posteriore che di fatto si comporta come un riflettore. I 32dB della parabolina da 60cm sono da comparare con i:

del calcolo teorico ideale, in cui però non si tiene conto dell’efficienza dell’illuminazione, sicuramente, molto inferiore all’unità.

Applicando un fattore del 40% (più che verosimile per un f/D basso ed illuminazione con Pennyfeed) si ottengono giusti 32dB, così come misurato sul campo.

Tutto questo per dire, che ragionevolmente le nostre misure non sono lontane dal giusto, anche se eseguite con mezzi e metodi non professionali.

La misura di “cross polarization”, cioè quanto di una polarizzazione lineare viene comunque ricevuto (o trasmesso) su quella ortogonale, indica oltre 40dB la separazione, rendendo l’antenna così ben impiegabile anche in servizi dove si condividano due canali sulla stessa frequenza ma su polarizzazioni perpendicolari fra loro.

Conclusioni

L’antenna Alvarion AN1211 è un ottimo prodotto, di livello professionale. Progettato con cura e realizzato per durare anche in ambienti ostili può regalare molte soddisfazioni in virtù delle qualità meccaniche, elettriche nonché dalla sua facilità di impiego e trasporto. Applicazioni tipiche potrebbero essere: link dati, portatile/field day “estremo”, rain scatter, beacon direzionali.

Buona sperimentazione a tutti quindi!

73, Pierluigi