INTRODUCCION

La antena es el elemento más importante de toda estación de radio. Todo lo que hacen los equipos de una emisora es amplificar y transformar energía de corriente alterna. Sin embargo, para que una estación pueda comunicarse con otra sin recurrir a cables de interconexión, se necesita transformar la energía de corriente alterna en un campo electromagnético o viceversa. Cuanto más eficaz sea esa transformación mejor será la estación, independientemente del equipo que se posea.

La antena por sí sola constituye más del 50 % de la calidad de una estación, por tanto, sólo existen dos posibilidades: la antena es buena, o es mejor.

Como se verá a lo largo de este capítulo, algunos tipos de antenas son sencillísimos y fáciles de instalar. El hecho de que una antena sea sencilla no quiere decir que no tenga un rendimiento óptimo. Cualquier antena, por sencilla que sea, si consigue realizar óptimamente, o sea, sin pérdidas, la transformación de energía de corriente alterna en energía de campo electromagnético (o al revés), será una buena antena.

Otra cosa es que se quiera concentrar el campo electromagnético en una dirección determinada, ya que, esto siempre se realiza en detrimento de las otras direcciones, o lo que es lo mismo, la energía total del campo electromagnético será la misma, sólo que en un caso se difunde en todas direcciones, mientras que en otros va en una sola dirección.

Al instalar una antena, siempre se presenta el problema de que ésta debe encontrarse lo más alta y despejada posible, y forzosamente se la debe conectar de alguna forma a la estación. Ahora bien, como en una antena emisora se le aplica corriente alterna de alta frecuencia, esta conexión debe cumplir unos requisitos muy estrictos. A esta conexión se le denomina línea de transmisión. Se estudiará en primer lugar ya que en la mayoría de los casos condiciona fuertemente el diseño de las antenas

LINEAS DE TRANSMISION

Imagínese dos hilos conductores paralelos que se extienden hasta el infinito y, conectado a ellos, un generador de corriente continua.

En el momento de la conexión veríamos que circula corriente en los cables en las proximidades del generador. Ahora bien, la propagación de la corriente por un conductor se produce a una velocidad no mayor que la de luz, por tanto, a 300.000 km del generador, tardaría 1 segundo en llegar la corriente y a 300 m tardaría 1 microsegundo (una millonésima de segundo). Puede pensarse que este tiempo es muy pequeño pero es el tiempo que una onda de radiofrecuencia de 1 megahercio (un millón de ciclos por segundo), tarda en completar un ciclo, y una frecuencia de un megahercio (MHz) está muy por debajo de lo que actualmente se puede emplear en radio.

La primera banda asignada a radioaficionados está en 1,8 MHz y la última en 40.000. La actual banda de CB se encuentra en 27 MHz y las nuevas bandas propuestas para ella van de 220 a 900 MHz.

¿Por qué circula corriente si los dos conductores no se encuentran nunca? La tensión aplicada a ellos crea un campo eléctrico entre los dos conductores. Como recordaremos dos conductores próximos forman un condensador. Puesto que los conductores son infinitos, la capacidad del condensador también lo es y, por tanto, nunca cesará la corriente que tiende a cargarlo, mientras el generador esté conectado.

Ahorá bien, todo conductor por el que circula corriente tiene una cierta inductancia por unidad de longitud, o sea, equivale a una bobina.

Por tanto, la línea de hilos paralelos que vimos antes puede representarse como una sucesión de bobinas y condensadores, tal como se indica en la figura 1.

IMPEDANCIA CARACTERISTICA DE UNA LINEA

La existencia de una sucesión de inductancias y capacitancias en una línea de transmisión hace que ésta tenga una impedancia característica; se denomina Zo y su valor aproximado es:

Zo= L/C

siendo respectivamente L la inductancia y C la capacitancia por unidad de longitud.
Esta impedancia equivale a una resistencia pura, o sea que absorberá toda la potencia suministrada por el generador. Si suponemos una línea ideal que no tiene pérdidas ni por la resistencia de sus hilos ni por fugas entre ellos, ¿cómo se consume esa potencia? Sencillamente trasladándose hacia el extremo opuesto de la línea, que como está en el infinito no llega nunca.

Por tanto, el generador "ve" a la línea como si ésta fuera una resistencia.La impedancia característica determina, según la Ley de Ohm, la relación que debe existir entre la tensión y la intensidad en la línea.

La impedancia característica de una línea depende de la inductancia de los conductores y de la capacidad entre ellos. Cuanto mayor sea el diámetro de un conductor, menor inductancia por unidad de longitud presenta y, cuanto mayor es la distancia entre los dos, menor capacitancia tienen. Por tanto dos conductores de diámetro grande y pequeña separación, tienen impedancia característica baja, ya que L es pequeña y, C es grande, por tanto, L/C será pequeña. Viceversa dos conductores de pequeño diámetro y gran separación tendrán impedancia alta ya que L será grande y C pequeña con lo que L/C será grande.

LINEAS EQUILIBRADAS

En la realidad, las líneas de transmisión tienen una longitud finita (la que se necesita para llegar a la antena), y por tanto, se debe colocar una carga que disipe la potencia que viene por la línea.

Se dice que una línea está equilibrada cuando la carga que se coloca en el extremo es puramente resistiva y tiene el mismo valor que la impedancia característica de la línea.

En este caso la línea se comporta como si fuera infinita, ya que la carga absorbe toda la potencia de la línea y el generador "ve" lo mismo que para una línea infinita.Cuando se coloca una carga y ésta es distinta de la impedancia característica de la línea, se produce la misma situación. Si la carga es menor que la impedancia característica, la línea se comporta de manera parecida a la de la figura 02 y, si es menor a la de la figura 03. La diferencia estriba en que ahora los valores mínimos no llegan a cero y se produce una variación alrededor de la corriente media en la líneae denomina Relación de Ondas Estacionarias, ROE, al cociente entre la intensidad máxima y la mínima de una línea de transmisión.

ROE = Imax / I min

En el caso de la línea en circuito abierto o en cortocircuito la ROE vale infinito, ya que la intensidad mínima es cero.

Pero, una medida de la ROE no indica si la carga es mayor o menor que la impedancia de la línea. Para saber esto se debe medir la tensión o la intensidad a lo largo de la línea.

Si se produjera a una distancia de la carga de un cuarto de onda o cualquier múltiplo impar de esa longitud, la resistencia de carga es menor que la Zo.

Si la intensidad mínima se produce a media longitud de onda o cualquier múltiple de ella, la resistencia de carga es mayor que Zo.

La misma medida se puede hacer con un voltímetro, pero en este caso los supuestos se invierten.

La ROE también se puede representar como:

ROE = Zo / R si Zo > R

o bien

ROE = R / Zo si R > Zo

Por ejemplo: R = 100 W   Zo = 50 W

ROE = 100/50 = 2

se dice que tenemos una ROE de 2 a 1 (2:1)

Nunca se debe decir que la ROE es igual a cero, ya que siempre se pone el número mayor en el numerador y, por tanto, la mínima ROE es 1:1 y la máxima infinito:1. Lo que sí puede decirse es que en una línea no hay ROE osea que está equilibrada o que la ROE es 1:1.

EFECTOS DE LA ROE

El primer efecto de la ROE es que la carga no absorbe toda la energía suministrada por la línea (y por tanto por el generador). Si la carga es una antena, una parte de la energía del transmisor no es radiada y por tanto no se aprovecha.

Otro efecto es que el transmisor se puede encontrar con unos valores de tensión e intensidad superiores a los que puede soportar con seguridad, con el consiguiente peligro de destrucción. Este peligro es más importante en el caso de emisores a transistores que en los de válvulas, ya que éstas tienen un margen de tolerancias más alto, y, por la misma construcción de su circuito de salida, se pueden adaptar mejor que los equipos transistorizados para cargas distintas de las previstas.

La tercera consecuencia desfavorable de la ROE es que la línea de transmisión aumenta sus pérdidas. Las líneas reales (hasta ahora se ha analizado una línea ideal, que no tenía pérdidas), tienen siempre un cierto grado de pérdidas de potencia. Si la ROE es elevada, estas pérdidas aumentan, reduciendo aún más la potencia que llega a la carga.

De todas formas, una cierta ROE existen en casi todas las instalaciones ya que resulta casi imposible realizar un acoplamiento perfecto entre línea y carga. Una ROE de 1,5:1 es perfectamente admisible en cualquier instalación. Una ROE de 2:1 puede empezar a ser un problema con equipos transistorizados y una ROE 3:1 es ya desaconsejada para cualquier equipo.

MODIFICACION DE LA ROE

Para modificar la ROE, la única operación en una línea es adaptar la carga. Cualquier modificación realizada en el lado del generador no suprimirá la ROE en la línea.

El uso de los llamados "acopladores de antena" entre el transmisor y la línea, evita el problema de destrucción del equipo, pero la línea sigue teniendo ROE y, por tanto, las pérdidas de energía radiada siguen existiendo, agravadas por el propio acoplador que, si no es de excelente calidad, también tiene pérdidas.

Si conociendo este hecho se emplea un sistema de línea y antena con ROE porque no queda otro remedio y conscientes de que el rendimiento es bajo, entonces sí que un "acoplador" evita al menos, los daños al equipo.

 

 económica. 

Como puede verse, cada una de las ramas del dipolo multibanda  está pensada para cada  banda, de modo que dependiendo del espacio del que dispongamos y/o de las bandas que deseemos, así la habremos de construir. Las dimensiones de los dipolos se calcularán según la formula: 

 L =  142.5 / f               f = frecuencia deseada 

Hay que contar con que el resultado es la longitud de todo el dipolo, y que habrá que cortarlo por la mitad para unirlo al cable de bajada, que se hará mediante un balun 1:1, o simplemente soldando el vivo y la malla al conjunto de dipolos. El cable de bajada puede ser de cualquier longitud pero de 52 Ohm (RG-58 ó RG-8) . Para obtener un buen ancho de banda usaremos en los dipolos una sección de alambre moderadamente grande ( 4 m/m estaría bien). Para el ajuste, le daremos a los dipolos un poco más de longitud de lo que nos resultara en los cálculos, para después cortarlos poco a poco cuando lo hagamos funcionar en las primeras pruebas. 
A continuación, os presento algunas ideas para la eLABORACION DEL DIPOLO

 

Durante noches enteras en una frecuencia de VHF frecuentada por unos cuantos amigos interesados en la técnica de radio, tuve oportunidad de presenciar los denodados esfuerzos por dilucidar los cómo y los porqué de emplear un buen cable de 75 Ohms destinados a la distribución de TV por cable que se obtienen a bajos precios.

Mi buen amigo, Gustavo LW 9EJP, quien es un entusiasta hobbista, en sus intentos de obtener una respuesta a sus inquietas preguntas durante meses, recibió todo tipo de respuestas, pero ninguna que conformara su deseo de comprender claramente las razones de los No y de los Si. Si bien, en general todos coincidieron en que no habría mayores problemas de emplearla, los Si parecían más una solución de compromiso y los No dejaban amplios márgenes de duda en la cabeza del Gus...

Hice denodados esfuerzos en esa gesta que se extendía a lo largo de los meses hasta que finalmente el Gus quedó plenamente convencido. Esto me hizo pensar que sería bueno explicar las razones mínimas suficientes para el propósito a otros colegas a los que se les presentaran idénticas duda.

Bien, la fórmula de la ROE en función de las impedancias de carga y de la línea será:

ROE = Z_L / Zo  o  Zo / Z_L (la que de un resultado mayor que 1), en nuestro caso:

ROE = 75W / 50W = 1,5, por lo tanto 1,5 : 1

Empleamos para ello la siguiente fórmula:

Pr/Pi =  [(ROE - 1) / (ROE + 1)]²  = 0,5 / 2,5 = 0,04 de donde

Potencia reflejada = 0,04 x Potencia Incidente, o lo que es lo mismo, la potencia reflejada será un 4% de la potencia incidente.

Eso depende de cuál sea la pérdida que tendría el cable si operara con 1 : 1. Supongamos que el cable pierde 3 dB cuando está perfectamente adaptado. Aplicando los resultados del gráfico vemos que para una pérdida de 3 dB, la pérdida adicional para una ROE de 1,5 : 1 será de aproximadamente 0,15 dB. Teniendo presente que una unidad "S" representa 6 dB; 0,15 dB serán 0,025 S. No conozco níngún "Esmiter" capaz de resolver un 2,5% de unidad "S", ni tampoco ningún aficionado capaz de percibir una diferencia de señal tan minúscula, así que esto muestra que el cable de 75 Ohms será perfecto para cualquier uso, aún ante las más exigentes aplicaciones profesionales.

 

La primer idea que se nos ocurre sería medirla, pero esta no será una idea muy felíz. Medir un cable rígido es de por si una tarea complicada porque difícilmente podremos lograr que se mantenga perfectamente recto, aún asi, precisamos conocer muy exactamente su velocidad de fase pues sabemos que una longitud de onda en coaxil no es igual a una longitud de onda en el espacio. Si hubiera una pequeña discrepancia entre el valor previsto y el real podríamos obtener resultados totalmente distintos de los esperados. 

Lo más sencillo será hacerlo mediante un medidor de ROE...

Supongamos por un instante que casualmente el largo del coaxil fuera un múltiplo impar de un cuarto de onda, en ese caso la impedancia que encontraríamos del lado del generador serían 112,5 W .
Si conectáramos este cable a una línea de 50 W, para dicha línea los 112,5 W serían la carga y según lo visto, la ROE que se producirá en la línea de 50W con una carga de 112,5W es:

ROE = 112,5 W / 50 W= 2,25 : 1

Si ahora vamos cortando la línea de 75 W mediremos valores de ROE que variarán entre 2,25 : 1 (para el caso que acabamos de considerar) hasta 1 :1 (para el caso en que la línea de 75 W sea un múltiplo de media de onda y "repita" la impedancia de carga 50 W) Así, de a poco arribaremos a la adaptación deseada.
No es necesario en la práctica intercalar una línea de 50 W para interconectar al medidor de ROE. Realmente bastará con conectarlo directamente al cable de bajada de 75 W (en realidad estamos intercalando entre el medidor y la línea de 75 W una línea de 50 W infinitamente corta). Recuerde que estamos hablando de un medidor de ROE diseñado para líneas de 50 W.

Así es, pero leyendo cuidadosamente verá que hemos dicho que: recortar una línea no hace variar la ROE sobre ella misma...
Efectivamente, la línea de trasmisión que alimenta a la antena es la de 75 W y aunque se modifique su longitud, la ROE sobre ella seguirá siendo de 1,5 : 1. Pero al cortar una línea que, como esta, que tiene ondas estacionarias, lo que SI variará es la impedancia que presenta sobre sus terminales de entrada.
En nuestro ejemplo no hay una línea sino dos, la de 76 W y la de 50 W.
Recortamos la de 75 W para que ella nos ofrezca una impedancia de 50 W en algún punto y empleamos la línea de 50 W (o el medidor de ROE que tiene una interna de ese valor) para averiguar cuál es ese punto. Lo conoceremos cuando el medidor indique una ROE de 1 : 1.

Para explicarlo mejor, suponga que al ir recortando el coaxil de 75 W sobre sus terminales de entrada buscamos, esta vez, en lugar de la impedancia de 50 W la de 112,5 W, si allí intercaláramos una línea de 50 W, la ROE en ella sería cercana a 2:1 ¡y no cambiaría recorta esa línea de 50 W!

Porque "Una cosa, es una cosa y otra cosa, es otra cosa..."

Si, usted. deseara adaptar la línea de 75 W a las impedancias de entrada y salida del sistema de 50 W, puede utilizar una simple red "L". También el esquema conocido como "Transformador no-sincrónico" (1)(2)(3), realizado con secciones de línea dispuestas del siguiente modo 

Del lado de la antena se ve:

Antena de 50 W  - Sección de línea de 75 W de 0,0815 l - Sección de línea de 50 W de 0,0815 l - Línea de bajada de 75 W, (cualquier longitud).

En ese orden. El par de secciones de línea formado por: Línea de 75 W de 0,0815 l - Línea de 50 W de 0,0815 l, se encarga de efectuar la transformación de 50 W a 75 W.     

Del lado del trasmisor, el esquema es:

Línea de bajada de 75 W - Sección de línea de 50 W de 0,0815 l - Sección de línea de 75 W de 0,0815 l - Equipo de 50 W

En ese orden. El par de secciones de línea formado por: Línea de 50 W de 0,0815 l - Linea de 75 W de 0,0815 l, se encarga de la transformación de 75 W a 50 W.

Conviene recordar que la longitud de onda en una línea coaxil es diferente de la longitud de onda en el espacio, hay que tenerlo en cuenta al momento de cortar las secciones adaptadoras de 0,08125 l. Eso depende del cable coaxil empleado. La longitud de onda en el espacio libre se averigua del modo habitual como:

l [m] = 300 / f [MHz]

y la longitud en coaxil será este valor multiplicado por el factor de velocidad de la línea empleada que en general es: 0,66 para los dieléctricos de polietileno sólido, tal como el cable común RG-8. Para cables con dieléctrico de espuma (foam) de polietileno 0,78-0,80 (aproximadamente, pues puede variar). Referirse al fabricante del cable para obtener el valor que corresponda. Por ejemplo una sección adaptadora para 146 MHz tendrá:

l = 300 / 146 = 2,055 m en el espacio. Si suponemos que las secciones adaptadoras son de dieléctrico sólido como por ejemplo RG-213 y RG-11, la longitud de onda en el coaxil será:

2,055 m x 0,66 = 1,356 m

Por lo tanto 0,0815 l será: 1,356 m x 0,0815 = 0,11 m, es decir 11 cm cada sección. Como se puede ver, en estas frecuencias ya las dimensiones son pequeñas, así que hay que trabajar cuidadosamente.

Antena YAGUI para los 26, 27 y 28 MHz

Yagui directiva 3 elementos polarización horizontal ..y también para bandas HF vecinas

 

Estimamos que la performance para un sistema rotatorio de 3 elementos  es por lo general lo más indicado  para el DX , aunque sea superado en ganancia por antenas de más elementos y desde luego , por las Quads o las Delta Loop. Aunque sacrifiquemos  2 o 3 decibelios, tendremos siempre y en el peor de los casos 7 dB reales,  y no confundir con los falsos 5 a 7 dB que aseguran poseer algunos fabricantes de antenas verticales. Nos daría entonces con tres elementos lo suficiente para lograr QSO a más de 12.000 km. de distancia, más lo principal es que ganaremos=  - Mayor anchura de banda , lo que nos lleva a una  facilidad  mayor de ajustes/calibración.  - Orientación rotatoria menos crítica, pues el lóbulo de disparo es más ancho.  - Mayor margen de error aceptado para las medidas y espaciados de los elementos.  - Menos material utilizado. Por ende más económico, tamaño más compacto, menos peso, mástil más liviano, posibilidad de usar rotores para TV, etc. Lautaro Assicie

Parámetros y ejemplo para una Yagui 3 elementosFrecuencia central de gestión en 26.200 Mhz (puede usarse cualquier frecuencia HF)

DIRECTOR  DRIVEN  REFLECTOR	= 138,3  :  26,2  = 144,6  :  26,2  = 150,5  :  26,2	=  5,279 mts. =  5,519 mts. =  5,744 mts.
Espaciado del Reflector al Driven: Espaciado del Director al Driven :	41,36 : 26,2 43,19 : 26,2	=  1,5787 mts. =  1,6485 mts.
Diámetro promedio	de los elementos = 2,5 cms.

Para llegar a éstos factores de cálculo se hiciero pruebas por mucho tiempo en base a programas de computación generados en teorías de sistemas direccionales de Quintana Moreno, William Orr y Stuart Cowan, más el aporte empírico personal.     De esta forma se configuraría la mejor opción de eficiencia en la relación Ancho de Banda versus Decibelaje. Puede ser considerado éste cálculo como referencial, del cual habría que respetar en lo posible sus medidas. De allí en adelante los sistemas de adaptación de impedancia, balanceo de línea coaxial, filtros, trampas de choke, etc; quedan al albedrío del usuario, pues no alteran amayormente las características de la antena. Si se opta por mayor comodidad de trabajo y no utilizar adaptadores gama, omega, delta, etc; se sugiere la asistencia de una caja auxiliar de sintonización de antena, trasmacht, o sintonizador. En tal caso tendríamos que cortar el dipolo o driven en su centro para situar en los dos puntos de ataque un balún de relación 1:1.  De esta forma podríamos incluso lograr la resonancia con una ganacia aceptable en el espectro de 14 a 32 MHz

 

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ANTENA SIGMATICA 

 

Ventajas.-
1 ausencia de ruidos
2 señal constante
3 amplificación de la señal por refracción
4 no necesita condiciones de propagación
5 no recibe ruidos
6 ganancia 10db
7 no es atacada por condiciones climáticas
8 no necesita mástiles
9 opera en todas las bandas 10-11-17-15-20-40-80-metros
10 impedancia de 300 ohms
11 simple armado

SIGMATICA

Aparentemente la antena es de origen Alemán, experimentada y usada durante la segunda guerra mundial alrededor de 1943, también se sabe que fue usada en 1965 por él ejercito de EE.UU., en la guerra de Vietman. Luego se mantuvo para uso exclusivo militar hace muy poco tiempo se dio a conocer en el campo de la radio afición.-
Es una antena que a diferencia de las convencionales se instala bajo tierra y utiliza como forma de rebote el magma de la tierra, esta al estar en estado de fución constante facilita el rebote y la amplificación de la señal transmitida, por consiguiente la señal recibida se comporta de la misma manera. Por otro lado el magma no posee períodos de cambio, se mantiene siempre constante a diferencia de la ionósfera utilizada por las antenas convencionales, por lo tanto con esta forma de transmisión-recepción la variación en la propagación no existe.

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ESTE ES UN ARTICULO DE VIEJA DATA , LO COLOQUE EN LA PAGINA A TITULO DE INFORMACIÓN, YA QUE UNA ANTENA SIMILAR LA UTILICÉ HACE MUCHOS AÑOS EN FORMA EXPERIMENTAL.
SI ALGUNO SE ANIMA…CONSTRUYA Y PRUEBE, ES LO QUE HACE A NUESTRA ACTIVIDAD TAN INTERESANTE.
SUERTE.

 

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Algunos programas utiles para calculo de antenas en el link PROGRAMAS

 

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DIPOLO RIGIDO ROTATIVO PARA 40 MTS.