Construcción de una Antena para la Banda de 40 Metros


Si precisa una antena para un equipo de radioaficionado, piensa operar en varias bandas pero sólo puede colocar una antena en su domicilio, arme una antena como la que proponemos en este montaje. Esta simple antena trabaja bien tanto en 40 metros, como en 15 metros.


Desarrollo


Por mi experiencia personal, y luego de haber cambiado opinión con varios colegas, los radioaficionados suelen dividir el rango de frecuencias en dos grupos: HF y VHF. En HF es común operar entre 2MHz y 30MHz mientras que en VHF se opera por encima de los 50MHz.
La práctica diaria de los más “obsesionados con la radio” suele darse en telegrafía, en HF, más precisamente en la banda de los 40 metros, en el entorno de los 7MHz.
Aclaremos que además de CW y voz, también suele transmitirse en paquetes tanto de datos como de imágenes a velocidades muy lentas (siempre dentro de estas bandas) empleando modems que suelen ser lentos, empleando RTTY (similar a los teletipos o radioteletipos) y PSK-31 (este es un modo de comunicación digital similar al RTTY de baja velocidad -algo más que 30 baudios- que emplea la tarjeta de sonido de una computadora y un software para decodificar la señal).
Ahora bien, sea que voy a trabajar en CW, o en otro servicio, la estación de radio necesitará una antena y construirla debería ser “el primer proyecto”. Es más, al principio, para “entrar” en el mundo de la radioafición, muchas veces es suficiente con una radio de onda corta de modo de poder captar señales procedentes de operadores lejanos. La recepción de señales con un receptor de onda corta puede ser adecuada con solo unos pocos metros de cable conectado al conector de antena. Muchos receptores comerciales de onda corta disponen de antenas magnéticas en su interior. Estas pequeñas antenas son adecuadas para escuchar potentes estaciones de diferentes partes del mundo (Estados Unidos, Inglaterra, Rusia, Japón, etc.).
Sin embargo, las estaciones de aficionado están limitadas por ley a 1000 watt de potencia, y la mayoría sólo emiten con 50W o menos. Esto significa que los radioaficionados emiten con cientos de veces menos de potencia que las grandes emisoras y por lo tanto, sólo se podrán escuchar si la radio posee una antena adecuada. Cuanto más baja sea la frecuencia, más grande deberá ser la antena. Una buena antena transmisora para HF debe tener una longitud de al menos un cuarto de onda y debe estar lo suficientemente alta para enviar las señales hacia el horizonte con la menor cantidad de obstáculos posibles.
Cabe aclarar que, si bien no se requiere una antena de mucha ganancia para recepción, ésta debe ser lo mejor posible cuando queremos transmitir para poder mejorar el rendimiento de nuestra señal.
Por otra parte, la elección de la antena debe realizarse tomando en cuenta el espacio disponible para su instalación, el número de bandas de funcionamiento deseado y el tipo de propagación de que se hará uso. Es común que, por limitaciones de espacio disponible, se imponga al operador la elección de sistemas sencillos de antena por lo cual lo atinado es elegir en cada tamaño el sistema irradiante que brinde óptimos resultados.
Las antenas de compromiso, aquellas que pueden funcionar en varias bandas, o las que tienen elementos físicamente acortados no son tan eficientes como las de tamaño correcto cortadas para una sola banda de funcionamiento. Lo ideal es tener antenas separadas y de tamaño normal para todas las bandas y colocarlas lo más alto posible y lejos de objetos interferentes.
La construcción es crítica, así como la instalación a medida que aumenta la frecuencia. En bandas bajas (1; 8; 3,5 y 7MHz) el ángulo vertical de irradiación y el plano de polarización pueden ser de poca importancia, en cambio, en 28MHz puede ser un factor primordial.

Antena de Media Onda:
DIPOLO

La forma fundamental de una antena se encuentra representada por un solo conductor cuya longitud es, aproximadamente, igual a la mitad de la longitud de onda de emisión. Esta representa el tipo básico, comúnmente llamada “antena de hilo largo” o dipolo, del cual se derivan las formas más complejas de antenas. La longitud de una media onda en el espacio es:

l/2 (m) = 150/frec (MHz)

La longitud real de una antena de media onda no es exactamente igual a la media onda en el espacio, sino que depende del calibre del conductor en relación a la longitud de onda.
En la curva de la figura 1, K es el factor que debe multiplicarse por la media onda en el espacio para obtener la longitud en que ha de resonar la antena.
En condiciones medias se podrá obtener con suficiente precisión la longitud de una antena de media onda para frecuencias de hasta 30MHz con la siguiente fórmula:

l = long. antena de media onda (m) =
l = 150 . 0,95/frec (MHz) ( I )
Ejemplo
Una antena de media onda para la banda de 40 metros, para operar en una frecuencia de 7150kHz = 7,15MHz, tendrá una longitud:

150 x 0,95
l = ----------------- = 19,90 m
7,15MHz

Arriba de 30MHz y, en particular, para antenas construidas con varillas o tubos, se deberán usar las siguientes fórmulas:

l = long. de antena de media onda (m) =
l = 150 x K/frec (MHz)

donde K es la constante que surge de la curva de la figura 1

Esto implica que precisamos un espacio superior a 20 metros para poder realizar una antena de hilo largo para la banda de 40 metros (mitad de la longitud de onda), situación fácil de conseguir en el campo pero se complica en la ciudad, razón por la cual se deben encontrar variantes.

¿Cómo se conecta esta antena al transmisor?
Un dipolo tiene una apariencia como la mostrada en la figura 2. Cuando se alimenta con potencia una antena de este tipo la corriente y la tensión varían a lo largo de su longitud. La corriente es máxima en el centro y nula en los extremos; lo opuesto ocurre con la tensión.
La resistencia de radiación de una antena de media onda infinitamente delgada en el espacio libre es de aproximadamente 73 ohm, este valor varía con la altura y aumenta hacia los extremos en los cuales el valor real depende de factores como altura, construcción física, posición respecto de la tierra y aisladores de los extremos.
La impedancia de la antena depende, entre otras cosas, de la relación entre diámetro y longitud del conductor (del alambre o del caño, según sea el elemento con que se la construya). Si se usa un diámetro grande para el conductor, la capacidad por unidad de longitud aumenta y la inductancia disminuye por la misma unidad. La resistencia de radiación no es afectada por la relación diámetro longitud, por lo que la menor relación L/C hace que disminuya el Q de la antena y la curva de resonancia se haga menos aguda, lo que trae aparejado que la antena trabaje sobre una gama más amplia de frecuencias y este efecto se hace mayor a medida que se aumenta el diámetro, propiedad de importancia en frecuencias altas para las cuales la longitud de onda es pequeña. Por lo tanto, para trabajar en CW, en frecuencias del orden de los 7MHz, donde se requiere que el ancho de banda no sea grande, es conveniente el uso de alambre y no de caños.
Ahora bien, como la impedancia en el centro de un dipolo se encuentra cerca de los 70 ohm, brinda buena adaptación para líneas de transmisión de 75 ohm.
Para conectar la antena al equipo (transceptor, transmisor o receptor), se debería usar línea coaxial con un balum 1:1 para garantizar la simetría o, sin balum, con una leve deformación en el diagrama de irradiación. La línea de transmisión deberá partir en ángulo recto respecto de la antena dentro de, por lo menos, un cuarto de longitud de onda, para que no haya desequilibrio de corriente en dicha línea causado por captaciones de la antena.
En general, si conecta a un equipo de radioaficionado una antena formada por un cable largo cuya longitud no es la adecuada con la banda de operación, no habrá adaptación de impedancias, el sistema no resonará correctamente y deberá acoplar ambos elementos con un transformador de impedancias llamado acoplador de antenas (o transmatch). Afortunadamente, el acoplador de antenas es un dispositivo muy simple.
Construyendo la Antena para la Banda de 40 Metros
Para hacerlo fácil y tal como decimos al comienzo de esta nota: “si Ud. puede colocar sólo una antena en su lugar de operador, arme una antena como la que proponemos”. Esta simple antena trabaja bien tanto en 40 metros, como en 15 metros (7MHz y 21MHz). Se le pueden añadir más brazos para trabajar en otras bandas. La ventaja del dipolo es que tiene una impedancia que se adapta fácilmente a cualquier transmisor. Aún así, aunque el acoplador sigue siendo útil, la antena transmitirá muy bien sin él.
En las casas de telecomunicaciones o de venta de componentes electrónicos tienen cable coaxial RG-58, aisladores y cable multifilar que son perfectos para construir dipolos. Puede construir sus aisladores con algún pedazo de plástico duro o con tubos de plástico de las que venden en las ferreterías. Si dispones de árboles para fijar la antena “mucho mejor”, también sirve una terraza o algún objeto alto donde puedas sujetar la antena. Constrúyala tal como se menciona en la figura 2 utilizando un cable multifilar de unos 3 mm de diámetro, con dos brazos de unos 10,15 metros. Sujete la antena lo más alto posible. La separación entre “ramas del dipolo”, donde se soldará el coaxil, debe estar comprendida entre 1cm como mínimo y 3 cm como máximo, conviene soldar el coaxial a la antena o sujetarlo firmemente con tornillos de bronce y arandelas, de modo que hagas un buen contacto eléctrico. Es fundamental que los brazos de la antena estén bien extendidos formando una línea recta y que el coaxial salga en forma perpendicular a la antena y que no se doble al menos hasta que no haya recorrido una distancia de 5 metros que es la altura mínima desde la tierra aconsejada para un buen rendimiento de la antena.
A los efectos de realizar una buena adaptación de impedancias entre la antena y el equipo (sobre todo si es un transmisor), se debe colocar un adaptador como el de la figura 3.

 
De la Redacción de la Revista Saber Electrónica
 
 
FIGURA 1
 
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FIGURA 2
 
 
FIGURA 3
 
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