La sfida della propagazione VHF in terreni complessi
a) Analisi delle criticità: attenuazione, multipercorrenza e effetto shadowing in valli strette e creste rocciose
b) Scelta strategica della frequenza tra 144–148 MHz per bilanciare penetrazione e dimensionamento antenna
c) Impatto decisivo della polarizzazione verticale e della potenza trasmessa nella definizione della copertura locale

In contesti montuosi, la trasmissione VHF si confronta con ostacoli fisici che distorcono il segnale: riflessioni su pareti rocciose, diffrazione attorno creste e forte attenuazione in valli strette. La selezione della frequenza operativa tra 144–148 MHz, tipica della banda UHF ma adattabile alla VHF in contesti locali, consente un compromesso tra penetrazione degli ostacoli e dimensioni pratiche delle antenne. La polarizzazione verticale emerge come la scelta ottimale: riduce il multipercorrenza, migliora la copertura su pendii inclinati e garantisce maggiore stabilità del segnale rispetto alla polarizzazione orizzontale, spesso confinata a superfici piane. La potenza trasmessa, tuttavia, deve essere calibrata con precisione in base alla topografia per evitare sprechi o zone d’ombra inaccessibili.

Fondamenti elettromagnetici: riflessione, diffrazione e assorbimento su rilievi

La propagazione VHF in ambiente montuoso è dominata da fenomeni elettromagnetici specifici. Le onde si riflettono con elevata efficienza su superfici rocciose e pareti verticali, generando multipercorrenza che amplifica il segnale ma introduce interferenze temporali. La diffrazione attorno creste e angoli permette al segnale di “curvare” oltre ostacoli, ma con attenuazione significativa proporzionale all’angolo di incidenza e alla lunghezza d’onda. L’assorbimento da vegetazione densa e nebbia riduce ulteriormente l’intensità del segnale, specialmente a frequenze superiori.

Fattore Impatto su VHF montuoso Considerazione pratica
Riflessione Amplifica copertura dietro creste Valutare angolo di incidenza e materiale superficiale
Diffrazione Permette penetrazione indiretta in valli strette Ottimizzare guadagno antenna per massimizzare effetto
Assorbimento Riduce intensità in presenza di vegetazione fitta Preferire frequenze più basse o sistemi multi-banda regolabili

Analisi del diagramma radiazione: antenna dipolo verticale in ambiente aperto vs ripido pendio

In ambiente aperto, un dipolo verticale irradia con diagramma fendente orizzontale, ottimizzato per la propagazione orizzontale. Su pendii ripidi (>20°), la componente radiale verticale aumenta la copertura su superfici inclinate, ma la componente orizzontale si riduce, limitando la copertura laterale. La modellazione con software come ITU-R P.1546 evidenzia che, oltre il 35°, la copertura diretta diminuisce del 20–25% senza ottimizzazione geometrica o polarizzazione adattata.

Fase 1: Determinazione della frequenza operativa ottimale
a) Modelli di propagazione locale: ITU-R P.1546 per simulazione attenuazione su rilievi

Per massimizzare la copertura in ambiente montuoso, si utilizza il modello ITU-R P.1546, che integra dati topografici e proprietà elettromagnetiche per stimare l’attenuazione su rilievi. Questo strumento consente di calcolare il path loss effettivo in funzione della frequenza, dell’altezza del trasmettitore e dell’angolo di elevazione.

Applicazione pratica: in una valle stretta con cresta rocciosa a 1200 m s.l.m., il modello prevede un’attenuazione cumulativa del 42% su frequenze superiori a 146 MHz, mentre a 144 MHz si osserva una copertura più uniforme fino a 2.5 km.

La scelta 144 MHz è consigliata per garantire maggiore penetrazione e stabilità, soprattutto in condizioni di inversione termica o nebbia frequente, tipiche delle valli alpine.

Selezione e ottimizzazione della polarizzazione verticale
a) Comportamento in presenza di superfici riflettenti: migliore immunità al multipercorrenza

La polarizzazione verticale si distingue per la sua capacità di ridurre gli effetti del multipercorrenza, fenomeno critico in ambienti con pareti rocciose e pareti verticali. A differenza della polarizzazione orizzontale, che si attenua rapidamente in presenza di riflessioni, la V garantisce un segnale diretto più robusto e meno soggetto a sfarfallio.

Metodologia pratica per la calibrazione:

  1. Misurare il rapporto S12/S11 con uno spettrometro radio calibrato (es. Elecraft E50).
  2. Analizzare il segnale diretto rispetto a quello riflesso: un valore S12/S11 < 1.8 indica buona immunità.
  3. Regolare l’altezza e l’azimut dell’antenna per massimizzare il rapporto diretto.

Esempio: su cresta con riflessioni dominanti, un’antenna verticale regolata a 144 MHz e alzata di 3 m sopra il terreno riduce le zone di multipercorrenza del 40% e aumenta la copertura continua del 28%.

Ottimizzazione potenza e altezza antenna: calcolo e installazione pratica

La potenza trasmessa deve essere bilanciata con l’altezza e la topografia. La formula base per il free space path loss (FSPL) in dB è:
FSPL = 20 log10(d) + 20 log10(f) + 32.44 + overcall
dove d è la distanza in km e f in MHz.

In ambiente montano, l’effetto del terreno richiede compensazioni: un trasmettitore di 5W su un crinale a 300 m s.l.m. con 45° di pendenza realizzato a 5 m d’altezza e orientato verticalmente raggiunge una copertura efficace fino a 3.2 km, con un guadagno migliorato del 30% rispetto a un’installazione a terra.

Procedura passo-passo:

  • Definire distanza e altezza trasmettitore/ricevitore
  • Calcolare FSPL e compensare per rifrazione atmosferica (es. inversione termica +3°C aumenta path loss del 6%)
  • Verificare copertura con misuratore di campo elettrico (field meter CE) a 500 m di distanza
  • Regolare potenza fino a eliminare zone di attenuazione >25%

Errore frequente: installare antenna troppo bassa su pendii ripidi, causando perdita significativa di copertura verticale.

Compensazione degli effetti topografici con ripetitori e reti mesh

Punti ciechi in valli profonde sono identificabili tramite software di simulazione come Radio Mobile o WinRadio, che integrano dati DEM (Digital Elevation Model) e modelli di propagazione.

Esempio: in una valle con cresta centrale e 2.8 km di lunghezza, l’analisi rivela due zone di ombra persistente. La soluzione è l’installazione di due ripetitori VHF 144 MHz a 800 m di distanza lungo la cresta, posizionati con vista diretta multi-direzionale (azimut 0°, +120°, +240°).

Configurazione link budget:

Parametro Valore tipico
Potenza trasmessa 5–10 W
Frequenza 144 MHz (banda UHF ottimale)
Guadagno antenna 2–5 dBi (antenna a fessura o proiettore)
Perdite per rifrazione termica +3