Antena vertical para 40 metros
Sergio Manrique Almeida
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En los concursos CQ WW DX de 2008 participé en la categoría de monooperador monobanda en 40 metros. Mi primera idea era instalar un dipolo vertical y alimentarlo cerca de la base mediante un adaptador de impedancias comercial, como había hecho en 2007; es decir, un dipolo de media onda con el punto de alimentación más cercano a uno de sus extremos que a su centro, y con la rama más corta dispuesta en horizontal (figura 1).
Julio, EA3AIR, me sugirió que adaptase impedancias mediante una línea paralela de un cuarto de onda en vez de mediante el adaptador; acepté el consejo y construí dicha línea. Lo que sigue es el proceso de ajuste del conjunto de antena y línea de adaptación.
La línea paralela se sitúa entre el extremo inferior del dipolo vertical y un balun 1:1; en mi caso la construí en base a dos cables de 1 mm de diámetro con aislamiento plástico de 0,5 mm, separados 10 cm mediante tramos de varilla de PVC de 3 mm situados cada 30 cm, fijados a los cables mediante bridas de plástico.
Figura 1. Dipolo vertical alimentado asimétricamente para la banda de 40 metros, con adaptación de impedancias mediante un acoplador de antena (ver texto)
Ajuste de la línea adaptadora
Una vez construida la línea, con una longitud inicial de un cuarto de onda (longitud en metros = 75 dividido por frecuencia en MHz), el primer paso es el ajuste fino de su longitud, muy sencillo con un analizador de antena. La longitud inicial para el centro del segmento de fonía en 40 metros sería 75 / 7,120 = 10,53 metros. Instalar la línea, que deberá estar como mínimo a una altura sobre el terreno de cuatro veces la separación entre los dos cables que la forman. Con un extremo en circuito abierto, medir la impedancia en el extremo opuesto (figura 2): si ésta contiene una reactancia positiva (por ejemplo, la lectura es de 2 +300j ohmios), la línea es corta y habrá que ir añadiendo pequeños tramos hasta alcanzar el cuarto de onda (impedancia mínima, escasos ohmios); si la reactancia es negativa (ejemplo, 2 - 300j ohmios) la línea es larga y habrá que ir acortándola poco a poco hasta, como en el párrafo anterior, que obtengamos la mínima impedancia posible.
En otras palabras: tendremos una línea de un cuarto de onda cuando el circuito abierto en uno de sus extremos lo transforme en un cortocircuito en el otro. El por qué de este procedimiento es que con un analizador de antenas es mucho más precisa la detección de un cortocircuito que de un circuito abierto. En mi caso, la línea paralela estaba sostenida por un lado al mástil de la antena, y por otro a una escalera plegable, quedando así a una altura de 3,5 y 2 metros (cada extremo) sobre el suelo del terrado.
Figura 2. Ajuste de la longitud de la línea adaptadora de un cuarto de onda (ver texto).
Ajuste de la antena
Si la antena está formada por un hilo de cobre desnudo, su longitud inicial en metros vendrá dada por 146,25 dividido por frecuencia en MHz; para hilo de cobre con un grosor de 1 mm y una frecuencia central de 7,120 MHz son 20,54 metros.
Si la antena está formada por hilo de cobre con aislamiento plástico, su longitud inicial será de 142,5 dividido por frecuencia en MHz; para hilo como el descrito al principio del artículo y una frecuencia central de 7,120 MHz son 20 metros. Se observa que el aislamiento de plástico “alarga” la antena, es un dieléctrico que aumenta la capacidad de la antena, por lo que ésta ha de ser más corta que sin aislamiento para una misma frecuencia.
Una vez sintonizada la línea, se conectará a uno de sus cables (no a los dos) el extremo inferior de la antena. A corta distancia del extremo opuesto, unos 60 cm, conectaremos el analizador de antena a la línea paralela a través de un balun relación 1:1; haremos varias tomas hasta encontrar un punto en el que la impedancia de la antena sea de unos 35-65 ohmios más una parte reactiva; si esa parte reactiva es positiva iremos acortando la antena por pasos de unos 5 cm como mucho hasta obtener la mínima parte reactiva posible. Si por el contrario la parte reactiva es negativa, habrá que alargar la antena también por pasos. Éste proceso de ajuste de antena y punto de alimentación es iterativo, tras cambiar la longitud de la antena el punto de alimentación óptimo a su vez variará ligeramente.
Una vez tengamos la antena sintonizada, haremos unas pocas tomas en la línea paralela hasta que la lectura del analizador de antenas sea cercana a 50 ohmios más una pequeña parte reactiva, y con una ROE aceptable (sugiero 1,5:1 o inferior en toda la banda).
El mástil telescópico de fibra de vidrio que empleo tiene una altura de 18 metros (16,5 en la práctica, ver figuras), por lo que fue necesario poner el tramo superior de la antena inclinado, con lo que la longitud final de la antena todavía varió más respecto la teórica. En las figuras 3 y 4 se muestran todas las dimensiones resultantes para fonía y CW respectivamente, obtenidas experimentalmente. Así que en realidad se trata de una L invertida de media onda.
Figura 3
Figura 4Figuras 3 y 4. Dipolo vertical para la banda de 40 metros alimentado mediante línea adaptadora de cuarto de onda. Medidas obtenidas experimentalmente para el centro de la banda de fonía (figura 3) y de CW (figura 4). En las medidas finales que puedan obtener los lectores experimentalmente siempre habrá una diferencia, por pequeña que sea, respecto las mostradas en las figuras.
Comportamiento de la antena
El rendimiento de la antena fue muy destacable, lo cual pude comprobar especialmente durante todo el concurso de CW; como dato, fueron 27 zonas WAZ contactadas con una potencia de 100 vatios, en contraste con las 19 de 2007. El único inconveniente fue el elevado ruido eléctrico existente en la ciudad; tanto el ruido de procedencia humana como el ruido atmosférico tienen una mayor proporción de polarización vertical que horizontal.
Conclusión
La línea adaptadora de cuarto de onda es fácilmente construible e introduce una pérdidas inapreciables, nulas si las comparamos con las que puede introducir cualquier adaptador de antena, en especial si la antena a adaptar presenta una impedancia muy distinta de los 50 ohmios de nuestras líneas coaxiales: cuanto más lejana de 50 ohmios sea ésta, el ajuste del acoplador hace que las reactancias en su interior sean más elevadas y por tanto mayores las pérdidas en su interior; todos hemos observado el mayor calentamiento de los adaptadores en esos casos.
Otra ventaja de la ausencia del adaptador es el mayor ancho de banda del sistema, es decir, la baja ROE en todo el segmento de la banda de interés; es cierto que el adaptador permite obtener una ROE muy baja en una frecuencia concreta, pero en cuanto nos alejamos de ésta la ROE crece más deprisa que con la línea paralela, sobre todo en las condiciones descritas (impedancia muy diferente de 50 ohmios).
Si algún lector decide construir la antena descrita, encontrará que las medidas finales tras los ajustes diferirán ligeramente de las dadas en las figuras 3 y 4; son múltiples los factores que influyen en el sistema de antena, y siempre habrá alguna diferencia.
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