Antena de aro para VHF

¿OTRA ANTENA DE ARO?

Javier Moldes - EB1HBK

Animado por la lectura del artículo de Joan Borniquel -EA3EIS- sobre las antenas de aro, aparecido en el boletín QU-R-PE nº20 del EA-QRP CLUB, comencé a experimentar con este tipo de antenas. Concretamente para la banda de VHF, ya que por el espacio, equipo y licencia de que dispongo no puedo aventurarme en mayores empresas. Aparte de la experimentación en si, lo que buscaba era disponer de una antena directiva para esta banda, que pudiese conectar directamente sobre el portátil o la base de antena del automóvil, para practicar radiogoniometría y cosas así. Una vez terminada resultó también muy agradable comprobar que orientando el aro adecuadamente, conseguía hacer desaparecer casi por completo las interferencias que el computador producía en el receptor de VHF.

Tomando como punto de partida las medidas indicadas en el articulo de EA3EIS realicé varias versiones de aro, hasta llegar a un modelo sin mucha complicacion constructiva. El modelo final, que es el que se presenta, está constituido por un unico aro y la frecuencia de operación se selecciona actuando sobre un condensador ajustable o trimmer. Esto responde a la idea que sigue.

Cuando el aro, que es en sí una bobina de una única espira, se hace resonar en una frecuencia determinada por medio del correspondiente condensador. El conjunto se comporta entonces como una impedancia, en este caso de valor elevado, ya que es un circuito resonante paralelo. A lo largo del mismo aro tendremos una zona donde la impedancia alcanza su mayor valor, esto es entre los extremos del condensador, y en la parte inferior del aro, que está puesta a masa, la impedancia es nula. Luego ¿habrá un punto, a lo largo del aro, donde la impedancia alcance un valor de 50 Ohms.?. Pues sí. Es posible alimentar el aro de este modo, consiguiendo un acoplamiento perfecto. Entonces en lugar de utilizar dos aros, uno resonante y otro de acoplamiento, utilizaremos uno solo, el resonante, y lo alimentaremos directamente por medio del cáble coaxial. Otra forma de considerar esto sería que la antena formada por dos aros individuales funciona como un transformador de dos bobinados separados, y la antena de un único aro se parece mas a un autotransformador en el cual ambos bobinados estan "fundidos" en un mismo circuito.

antena operando en APRS

CONSTRUCCIÓN

Para fabricar esta antena debemos disponer de un conector PL macho para cable RG-58, un trocito de placa de C.I. de fibra de vidrio de doble cara (medidas aproximadas: 10 mm. x 25 mm.), alambre de cobre de 2,5 ó 3 mm. de diámetro (52 cm), alambre de cobre de 1,5 mm de diámetro (10 cm), cable coaxial RG-58 (10 cm) y un condensador ajustable que tengamos disponible (su valor no es crítico). Como herramientas bastan un buen soldador, lima y alicates.

Con una lima agrandaremos un poco una de las ranuras del extremo del PL para dar mejor asiento al alambre grueso. Este alambre lo estiramos y lo colocamos por su punto medio en la muesca del PL. Con el hilo de 1,5 mm.unimos ambos elementos con firmeza, tal como se muestra en los dibujos. Finalmente soldamos con estaño todo el conjunto. Con los brazos libres del alambre grueso hacemos un aro lo mas regular posible, dejando entre sus extremos una separación de unos 18 mm.

Como puede apreciarse en los dibujos, por simplicidad el soporte del aro es a la vez el conector de la antena. En este caso se utilizó un conector tipo PL, pero puede realizarse también sobre un conector tipo BNC. Para cerrar el aro por su parte superior usaremos el trozo de placa de C.I. de fibra de vidrio de doble cara. En cada cara se divide el cobre en dos islas iguales (puede emplearse para ello una sierra o lima). Sobre una de las caras se sueldan los extremos del aro y sobre la otra se suelda un condensador ajustable o trimmer. El trimmer pueder tener el dielectrico de plástico siempre que no vayamos a transmitir con potencias mayores de 0,5 Wats., de otro modo deberá ser necesariamente cerámico. No hay contacto eléctrico entre ambas caras de la placa de C.I., con esta disposición obtenemos dos condensadores de baja capacidad en serie con el trimmer para obtener una capacidad total lo suficientemente baja, del orden de tan solo 1 ó 2 pF, como para subir la resonancia hasta VHF y posibilitar un ajuste fino de la frecuencia. Estos condensadores estan constituidos por las islas de cobre de ambas caras y la fibra de vidrio reliza la función de dieléctrico.

Una vez concluido esto podemos ya soldar el cable coaxial al PL, esto se deja para el final ya que el calor necesario para soldar el aro al PL fundiría el coaxial de no hacerlo así. Se deja una longitud de cable no mayor de 55mm.(para VHF) del cual se retiran en la punta10 mm. de malla y funda, dejando pelado el vivo unos 5 mm. que irá soldado al aro una vez ajustada la antena.

detalle del conector
dibujo 7
Dibujo 7

Los siguientes enlaces contienen dibujos y medidas en detalle

dibujo 1
Dibujo 1
dibujo 2
Dibujo 2
dibujo 3
Dibujo 3

AJUSTE

Para ajustar la antena precisamos un transmisor a mínima potencia de salida y un medidor de ROE. Lo ideal sería conectar la antena directamente en el PL de salida del medidor, mediante un adaptador en "L" y mantener el espacio próximo a la antena despejado de objetos metálicos. Seleccionamos la frecuencia de trabajo el el transmisor y comenzamos el ajuste.

El punto de alimentación del aro se determina experimentalmente. Tomando como inicio las medidas que se indican en los dibujos, en este caso aproximadamente 15 mm. desde el conector, sujetaremos provisionalmente el vivo del coaxial al aro mediante una pinza de la ropa o clip de plástico. Ahora debemos llevar el aro a resonancia. Esto se hace con el transmisor a mínima potencia, girando el trimmer hasta observar el menor valor de ROE. Para ello debemos emplear necesariamente un ajustador de plastico. Si obtenemos ya una ROE cercana a1:1 hemos terminado. Si la ROE se mantiene muy alta en todo el recorrido del trimmer, probamos a puentear uno de los dos condensadores que forma la placa de C.I., simplemente soldando un cablecillo entre una isla de cobre y su opuesta en el otro lado de la placa. Hecho esto volvemos a buscar la resonancia ajustando el trimmer. Si aun no obtenemos un resultado correcto puenteamos el segundo condensador de la placa, quedando de este modo el trimmer conectado directamente a los extremos del aro. Repetimos el ajuste del trimmer hasta hacer resonar el aro. La necesidad de tener uno, dos o ningún condensador en serie con el trimmer dependerá del valor en pF del mismo trimmer y de las dimensiones del aro. En VHF una pequeña variacion en el diámetro del aro, o del calibre del alambre puede modificar el punto de resonancia llevándolo mas allá de la posibilidad de ajuste del trimmer, de ahí que según hallamos realizado la antena será preciso puentear uno, dos o nigun condensador, tal como se ha explicado.

Una vez obtenida claramente la resonacia (menor valor de ROE) procedemos localizar el punto optimo de alimentación del aro, para ello desplazamos el punto de contacto entre el vivo del coaxial y el aro un poco en ambos sentidos. En una de las posiciones la ROE obtenida será menor. Reajustamos el trimmer si es preciso y volvemos a desplazar un poquito el punto de unión entre el aro y el vivo. Es cuestión de milímetros. De este modo en dos o tres tanteos se localiza con seguridad el punto de mejor acoplamiento, y será ahí donde soldaremos finalmente el vivo del coaxial. El aro tendrá mas o menos ancho de banda según las dimensiones finales del mismo, pero podremos centrarlo en la parte de la banda que mas nos interese reajustando el trimmer. Si solo se utiliza en recepción puede perfectamente ajustarse para el centro de la banda y dejarse asi.

UTILIZACION

Si se utiliza un conector BNC como soporte del aro podemos conectarlo directamente sobre un portátil y girarlo actuando sobre mismo conector. Si se usa un PL, antes de soldarlo al aro, debemos retirar un poco el casquillo móvil, para limar las uñas que impiden el giro del conector cuando se enrosca en un conector hembra. La antena es bidirectiva y puede usarse para radiogoniometría, bien como diversión o para localizar señales interferentes. O incluso para minimizar el efecto perturbador de fuentes de ruido.

He construido tambien un duplicado de esta antena para HF, solo para recepción, que lleva un condensador variable de 500 pF, reciclado de un receptor musiquero, y otro de disco de 33 pF en paralelo para ajustar el margen de sintonía. El diámetro del aro es de tan solo 31 cms. y en el extremo del coaxial (16 cms. de longitud) tiene una pinza de cocodrilo para cambiar facilmante el punto de alimentacion. Variando el valor del condensador y el punto de alimentacion se consigue la resonacia y un acoplaminento idóneo entre 7 y 26 Mhz. Esta antena la hice para el compañero Jose -EA1CEI- con el fin de utilizarla para determinar el origen de las interferencias de HF que ocasionalmente sufre en su estación.

Gracias a Angel -EA1CI-, y a Jose -EA1CEI- por la colaboración prestada para desarrollar la idea y llevarla a la práctica.


Los siguientes enlaces contienen mas dibujos y medidas en detalle

dibujo 4
Dibujo 4
dibujo 5
Dibujo 5
dibujo 6
Dibujo 6

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