(di Andrea Giorgetti)

Il ricetrasmettitore VHF, usualmente chiamato radio VHF fa parte, a buona ragione, delle dotazioni di sicurezza; la sua affidabilità e semplicità di utilizzo lo hanno reso lo strumento principalmente utilizzato nelle comunicazioni nave-nave e nave-costa a corto raggio.

Che cos’è la banda VHF e come funziona

La banda delle VHF (Very High Frequency) è una porzione dello spettro delle radiofrequenze che va da 30 a 300 MHz. La banda è ripartita fra stazioni broadcast, canali televisivi, frequenze radioamatoriali, frequenze riservate alla polizia e molto altro; quello che interessa in questa sede è la banda VHF marina, che va da 156 a 162 MHz ed è suddivisa in canali. Ovvero ad ogni canale che noi leggiamo sul display del nostro apparato corrisponde una determinata frequenza (due se il canale è duplex, una in trasmissione e una in ricezione). https://atc.mise.gov.it/images/documenti/03-Tabella_B.docx.pdf

Oltre ai canali che utilizziamo per la fonia, ovvero per parlare con le altre stazioni, ci sono i canali dedicati alle trasmissioni digitali, il 70 per il DSC (Digital Selective Call https://it.wikipedia.org/wiki/Chiamata_selettiva_digitale) e l’87B e 88B per l’AIS (Automatic Identification System).

Le onde radio a queste frequenze non vengono generalmente riflesse dalla ionosfera, si propagano per onda diretta. Perciò, teoricamente, posso comunicare solo se le due antenne (quella che trasmette e quella che riceve) si possono fisicamente vedere. Per questo le antenne VHF vengono installate il più in alto possibile e spesso in testa d’albero.

Rispetto alle comunicazioni in MF o HF, dove grazie alla riflessione della ionosfera si possono collegare stazioni a migliaia di miglia, in VHF la portata è limitata, ma di contro ha una grande affidabilità, perché le comunicazioni non sono affette da cicli solari, alternanza giorno notte o altri fattori.

Cosa occorre per comunicare in VHF

Vediamo di cosa ho bisogno per comunicare in VHF e quali sono i fattori da tenere in considerazione per sfruttare appieno le potenzialità di questo strumento.

Il cuore del sistema è chiaramente il ricetrasmettitore, ovvero una radio in grado di ricevere e trasmettere segnali a radiofrequenza, in questo caso nella banda VHF marina. Semplificando possiamo dire che il trasmettitore elabora la voce captata dal microfono in un segnale a radiofrequenza che viene trasportato dal cavo coassiale all’antenna, la quale lo trasforma in onde elettromagnetiche che vengono irradiate nell’etere. Viceversa l’antenna immersa in un campo elettromagnetico (in ricezione) produce un segnale che il coassiale porta al ricevitore, che a sua volta lo trasforma in un segnale audio emesso dallo speaker.

Quindi cosa occorre?
I ricetrasmettitori VHF marini sono ormai apparati molto robusti e affidabili; se ben installati e alimentati possono regalare decenni di utilizzo senza dare nessun problema. Nelle installazioni le criticità che si riscontrano con più frequenza sono date dai cavi coassiali, ed i relativi connettori, e dalle antenne.

1 – Cavo coassiale

Il cavo coassiale è costituito da un conduttore centrale avvolto da un materiale dielettrico che lo isola dalla calza (ground), avvolta dalla guaina esterna. In questo modo il segnale a radiofrequenza che viaggia all’interno del coassiale è come intrappolato nella schermatura esterna creata dalla calza. Idealmente la linea di trasmissione trasporta tutta l’energia erogata dal trasmettitore all’antenna, ma nel mondo reale tutti i cavi coassiali hanno delle perdite.
Sul mercato possiamo trovare una moltitudine di tipi di cavi coassiali, ognuno dei quali ha un suo campo di applicazione a seconda della frequenza, della potenza e dell’impedenza alla quale deve lavorare.
La seguente tabella comparativa è un ottimo strumento per mettere a confronto i vari cavi coassiali e guidarci in una scelta consapevole. La potete trovare all’indirizzo: https://www.wimo.com/coaxial-cable_e.html

Noi abbiamo bisogno dicavi con impedenza 50Ω, con una bassa attenuazione sulla banda delle VHF.

Da notare: i coassiali non amano le curve strette, pena una perdita di efficienza, per questo nelle specifiche del prodotto è indicato il minimo raggio di curvatura ammissibile, dato importante visto che durante l’installazione a bordo spesso ci ritroviamo a far passare i cavi in luoghi angusti e con curve secche. In linea di principio se abbiamo problemi di spazio nelle canalette o dobbiamo passare in luoghi molto ristretti, un cavo di piccolo diametro e molto flessibile ci aiuterà nell’installazione.

Se ci concentriamo sui 144 MHz, la frequenza più vicina alla banda marina, possiamo vedere quanta differenza nei valori di attenuazione c’è tra un cavo e un altro.
Ipotizzando un’installazione su una imbarcazione a vela di 15 mt, dobbiamo calcolare le perdite sui 33 metri di coassiale, necessari per collegare la radio installata al tavolo da carteggio con l’antenna in testa d’albero. I valori di attenuazione saranno quindi un terzo di quelli indicati in tabella, che sono riferiti a 100 metri di cavo.

Facciamo un’esempio partendo dall’ RG 58, molto diffuso per il costo ridotto e per il suo diametro ha un diametro di soli 6 mm che lo rende molto flessibile.
Dal punto di vista delle perdite, come si vede in tabella, non è certo la soluzione migliore e all’atto pratico possiamo calcolare che l’attenuazione su 33 metri di cavo è quasi 6 decibel, il che significa che dei 25 Watt erogati dalla radio VHF solo 6 raggiungeranno l’antenna.
Adoperando l’RG 213U, cavo più costoso e ingombrante con 10 millimetri di diametro, i decibel di attenuazione scendono a poco meno di 3, ovvero all’antenna arriveranno 13 Watt, una grande differenza.
Se invece utilizziamo un RG 213 Foam le perdite diminuiscono ancora, con un’attenuazione di soli 1,5 dB su 33 metri di cavo, di conseguenza all’antenna arriveranno 18 Watt.

Da questa semplice comparazione capiamo quanto incide la scelta del coassiale nelle performance. Considerando che la massima portata del segnale in VHF è limitata dalla portata ottica, l’attenuazione del cavo quando trasmettiamo con 25 Watt non è così critica. Lo diventa invece sui canali in cui l’apparato si autolimita a 1 Watt (bridge to bridge) o quando parliamo di AIS, infatti i transponder in classe B che sono i più diffusi sulle barche da diporto, hanno una potenza di uscita di soli 2 Watt. Con queste potenze così esigue diventa importante non avere perdite sulla linea, per cui dobbiamo investire su un buon coassiale, installare a dovere i connettori e proteggere il connettore lato antenna con nastro auto agglomerante, in modo che umidità e salsedine non possano corrodere i contatti aumentando le perdite.

2 Connettori

Parlando di connettori i più comunemente utilizzati sono i PL 259. La raccomandazione di rito è di usarne di buona qualità, perché migliori in ambiente marino. Inoltre, vista la moltitudine di cavi in commercio, dobbiamo assicurarci di usare connettori adatti al cavo che andremo ad utilizzare. Va da se che il connettore debba essere installato a dovere, se non possediamo abbastanza conoscenze e praticità in merito, in rete possiamo trovare tutorial molto esaustivi.

3 Antenna

Veniamo ora all’antenna, elemento troppe volte installato e poi dimenticato.

Per trasformare il segnale a radiofrequenza che arriva nel coassiale in onde elettromagnetiche (risuonare) un’antenna deve essere di una lunghezza elettrica proporzionale alla lunghezza d’onda (e di conseguenza alla sua frequenza) per la quale è stata pensata. Di solito in VHF si utilizzano antenne verticali lunghe un quarto d’onda o mezz’onda, ma ci sono tante varianti.
Come regola generale più l’antenna è lunga maggior guadagno avrà. Visto che ai fini del guadagno quello che importa è la lunghezza elettrica e non quella fisica, i produttori di antenne (per non generare confusione) specificano il guadagno di ogni loro prodotto. Dato che l’antenna è un elemento passivo e che nulla si crea né si distrugge, il guadagno delle antenne più lunghe è dovuto al lobo di irradiazione più stretto.

Come è ben evidenziato nella figura, all’atto pratico con un’antenna con maggior guadagno posso comunicare più lontano, ma a barca sbandata rischio di dirigere il mio segnale verso il mare e lo spazio! Per questo motivo sui monoscafi a vela si tendono ad utilizzare antenne di 3 o al massimo 6 dB di guadagno in testa d’albero. Ciò consente infatti di ottenere una buona portata dovuta all’altezza della stessa , senza dover installare antenne lunghe e pesanti così in alto, cosa oltre tutto non facile né produttiva. Ha invece più installare antenne di 6 o 9 dB di guadagno sui motoscafi oppure a poppa delle barche a vela come antenne di rispetto o per l’AIS.
Nella scelta di un’antenna va tenuto conto che usualmente le antenne VHF marine possono essere utilizzate solo alla frequenza per le quali sono state tagliate, e che la banda passante è di pochi MHz, per cui non sempre un’antenna adatta ai canali VHF di fonia darà il meglio di sé sui canali AIS; ovviare a tale problema è però semplice poiché in commercio troveremo antenne per i canali audio e antenne specifiche per l’AIS.

Come controllare che il mio sistema funzioni correttamente?

Il modo più semplice è una chiamata radio a una stazione Guardia Costiera.

Se si hanno dei dubbi sull’efficienza del sistema occorre misurare il rapporto di onde stazionarie, o R.O.S., che è l’unità di misura dell’efficienza dell’antenna a una data frequenza. Il ROS non dovrebbe mai superare 1:1,5 e stare sotto 1:1,2 per avere una buona efficienza. Anche se non è comune avere un ROSmetro a bordo, non sarebbe male farselo prestare e misurare a inizio stagione le onde stazionarie della nostra antenna. Da notare che alcuni AIS transponder hanno il Rosmetro integrato, di modo tale che se l’antenna ha qualche problematica, il trasmettitore smette di trasmettere per evitare di danneggiarsi.