Cómo seleccionar la mejor antena para una estación de radioaficionado para proporcionar el rendimiento óptimo y la mayor flexibilidad.
Posiblemente una de las opciones más difíciles para cualquier estación de radioaficionados es la elección de la antena. Siempre hay una buena discusión sobre qué tipos de antena funcionan mejor en determinadas circunstancias. Para algunos, la elección puede ser una gran antena directiva en una torre alta, pero para la mayoría de los radioaficionados, el espacio y muchas otras restricciones significan que hay que hacer concesiones.
Cuando hay restricciones, el desafío es adoptar la mejor forma de antena para la ubicación en particular. Esto a menudo puede conducir a alguna experimentación que normalmente es muy interesante y conduce a una comprensión mucho mejor del funcionamiento de los sistemas de antenas y la comunicación por radio bidireccional en general.
Hay muchas opciones para antenas de radioaficionadas que se pueden tomar, algunas simples, algunas que se pueden hacer, algunas que se compran… pero sea cual sea el tipo de antena que se elija, será interesante ver los resultados. Algunas de las muchas opciones para antenas se dan a continuación.
Antena de cable alimentada por extremo
El cable alimentado por extremo, a menudo llamado antena de alambre largo, es uno de los más fáciles de construir e instalar. Simplemente consiste en una longitud de cable que está conectado al receptor o transmisor.
A menudo este tipo de antena se llama antena de alambre largo, aunque una verdadera antena de alambre largo es de muchas longitudes de onda, en lugar de una longitud aleatoria, a menudo solo menos de una longitud de onda. La terminología más correcta es un cable alimentado por extremo.
Elegir este tipo de antena de radioaficionado es bastante sencillo. En el diagrama se muestra una instalación de antena típica, pero puede ser casi cualquier configuración adecuada.
Se requerirá una unidad de sintonización de antena, una que pueda interactuar con un cable alimentado por extremo. Esto se coloca entre el transmisor o receptor y el cable de la antena. Si no se utiliza uno, entonces la impedancia de la antena no coincidirá con la del receptor o la entrada del transmisor y esto resultará en una menor eficiencia. También el transmisor puede tener problemas para emparejarse con esto, y esto puede resultar en una menor potencia de salida, o incluso daños a la salida del transmisor.
También es necesario tener una buena conexión a tierra. Esta no debe ser solo la tierra de red que utiliza la plataforma o la fuente de alimentación, esto no proporcionaría una buena conexión a tierra de RF y puede resultar en interferencias a otros artículos eléctricos y electrónicos.
A menudo se piensa que un cable alimentado por extremo debe tener un cuarto de longitud de onda en la banda principal de uso. Esto presenta una baja impedancia a la radio y permite que se adapte muy fácilmente. Sin embargo, el máximo de corriente que da lugar a la radiación ocurre alrededor de esta área y esto significa que hay mucha recolección y radiación cerca de la radio. Esto no es bueno, ya que resulta en la captación local de ruido, etc., y esto puede enmascarar las señales deseadas. También para los transmisores, se produce mucha radiación cerca de la radio y esto puede causar interferencias a muchos otros problemas con los artículos eléctricos y electrónicos. Incluso si la antena no tiene un cuarto de longitud de onda, algo de capta y radiación ocurrirá cerca de la radio y esto no es bueno.
Si la antena no es un múltiplo impar de cuarto de longitud de onda, entonces puede ser difícil de igualar.
- Bajo costo
- Posibilidad de operación multibanda
- Fácil de montar e instalar
- Puede recibir altos niveles de interferencia local
- Puede dar lugar a interferencias a otros usuarios locales
- Requiere una buena conexión a tierra.Aunque el cable alimentado por extremo puede parecer una buena opción para aplicaciones de comunicación por radioaficionados, tiene algunos inconvenientes y puede no proporcionar el rendimiento general óptimo.
Media onda alimentada por extremo, antena EFHW
Una antena popular que se está utilizando cada vez más se conoce como la antena de media onda alimentada por extremo, o antena EFHW.
Este tipo de antena de alambre tiene media longitud de onda en su frecuencia más baja. Al ser una antena de radioaficionado, las muchas de las bandas de frecuencia más alta están armónicamente relacionadas, y por lo tanto funcionará como un número múltiple de medias longitudes de onda en estas bandas.
- La antena se alimenta con un cable coaxial de 50Ω, y para proporcionar una coincidencia aceptable con esto, se utiliza un transformador de RF con una impedancia gradual. Los valores de 9:1 se utilizan ampliamente para estas antenas de media onda alimentadas por extremo, pero algunos diseños pueden incluso utilizar relaciones de hasta 50:1 – esto equivale a una relación de vueltas de alrededor de 1:7 o 1:8.El transformador de RF utilizado se conoce como un desequilibrado, ya que coincide de una línea desequilibrada a una antena desequilibrada – el balun más familiar pasa de equilibrado a desequilibrado.Al ser una antena de alta impedancia, no se necesita una conexión a tierra. Normalmente se utiliza un contrapeso. Si no hay un contrapeso, la antena utilizará el exterior coaxial. En este caso vale la pena colocar un estrangulamiento de RF sobre el coaxial para evitar que el RF entre en la cabaña, etc.Utilizando esta configuración es posible colocar la unun y, por lo tanto, la sección de antena radiante lejos de la casa, utilizando el funcionamiento del alimentador coaxial. Esto reducirá la radiación en la casa y el cableado y también reducirá la recolección de equipos eléctricos y electrónicos locales.
El transmisor de radio requiere una unidad de sintonización de antena para garantizar que el nivel de VSWR que ve se pueda reducir a un nivel bajo. Es probable que haya un nivel más alto de VSWR en el coaxial entre la UTA y la Unun. Esto introducirá alguna pérdida, pero no se notará si se utiliza coaxial de buena calidad y las frecuencias están por debajo de los 30MHz más o menos, que normalmente son para este tipo de antena.
- Ventajas y desventajas del cable alimentado por extremo con transformador Unun
Ventajas
- Costo relativamente bajo
- Posibilidad de operación multibanda
- Fácil de montar e instalar
- Menos problemas de interferencia local
Desventajas- Requiere el uso de contrapeso
- Todavía puede tener un mayor nivel de interferencia que las antenas equilibradas
- Requiere que se utilice ATU
- Costo más alto que el cable alimentado por extremo básico debido a Unun
-
Dipolo de alambre
Una de las antenas más simples y rentables para la comunicación por radio es el dipolo. Si se monta lo más alto posible, puede funcionar muy bien. Como la longitud del dipolo determina su frecuencia de operación, estas antenas normalmente solo se utilizan para una sola banda, aunque hay versiones que se pueden utilizar para la operación multibanda de HF.
En ocasiones, un dipolo se puede utilizar en VHF, especialmente durante 6 metros, aunque a menudo son el elemento impulsado por una antena directiva como un Yagi.
Las antenas dipolo de alambre por sí solas son ampliamente utilizadas para la comunicación por radioaficionados de HF.
Los dipolos son sencillos en su diseño y, por lo tanto, son bastante fáciles de hacer. A menudo alambre cortado a lo largo para la frecuencia de operación y alimentado en el centro.Ventajas y desventajas de la antena dipoloVentajas- Costo relativamente bajo
- Fácil de montar e instalar
- Componentes para dipolo baratos y fáciles de obtener
Desventajas- A menudo solo operación de una sola banda
- Los dipolos de alambre a menudo necesitan dos puntos de anclaje altos
-
Dipolo en V invertido
Una de las desventajas del dipolo horizontal normal para HF es que se requieren dos puntos de anclaje altos y esto puede no ser siempre fácil de encontrar.
Una manera de superar esto es usar lo que se llama un dipolo V invertido. Como su nombre indica, tiene un solo punto alto central y las dos secciones del dipolo que descienden hacia el suelo.
Es necesario tener cuidado al montar los dos extremos de los cables porque pueden tener altas tensiones cuando se demandan para transmitir. Estos fines no solo deben aislarse por razones de rendimiento, sino que deben mantenerse fuera del alcance, especialmente de los niños pequeños.
El dipolo en V invertido proporciona un patrón polar casi omnidireccional en el plano horizontal. Esto puede ser una ventaja en algunas situaciones.
Ventajas y desventajas de la antena dipolo V invertidaVentajas- Costo relativamente bajo
- Fácil de montar e instalar
- Componentes para dipolo baratos y fáciles de obtener
- Solo requiere un punto de montaje alto
Desventajas- Es necesario tener cuidado al fijar los dos extremos bajos, ya que pueden tener altas tensiones cuando se utilizan para transmitir
- Las longitudes de alambre son ligeramente diferentes a las del dipolo horizontal.
Doblete de alambre HF
El doblete es en realidad una forma de dipolo, pero usando un alimentador de alambre abierto y una unidad de emparejamiento / sintonización de antena, se puede utilizar en una variedad de bandas. El inconveniente del doblete es el alimentador de alambre abierto que no se puede ejecutar fácilmente a través de una casa sin desequilibrarse.
La antena de doblete se utiliza normalmente para las bandas de HF, donde normalmente la frecuencia de operación más baja es donde la antena forma una media longitud de onda.
Un desarrollo de la antena de doblete para aplicaciones de comunicación por radioaficionados de la antena G5RV. Esto proporciona una coincidencia suficientemente buena en la mayoría de las bandas de radioaficionados HF y al ser una antena de alambre simple, esto la hace muy atractiva para muchas estaciones de radioaficionados.
Ventajas y desventajas de la antena G5RVVentajas- Costo relativamente bajo
- Posibilidad de operación multibanda
- Fácil de montar e instalar
- Las versiones fabricadas están fácilmente disponibles
Desventajas- Requiere el uso de una ATU
- No proporciona una buena coincidencia en todas las bandas de HF
Antena vertical
La antena vertical es ideal en muchas situaciones. Al ser vertical, la radiación máxima es paralela a la superficie de la tierra en un mundo ideal, y en realidad tiene un ángulo de radiación más bajo que un dipolo horizontal en la mayoría de las circunstancias. También tiene un patrón de radiación omnidireccional en el plano horizontal que permite la radiación integral y no necesita estar orientado para recibir señales de diferentes direcciones. Esto puede ser una ventaja en HF y también en VHF / UHF.
Para HF ocupa mucho menos espacio que, por ejemplo, un dipolo, y por lo tanto puede caber en muchas parcelas de jardín pequeñas. Se puede ejecutar contra un suelo adecuado, o elevado usando un radial que actúa como un plano de tierra. Esto hace que la vertical sea más alta y le permite tener un despegue mucho más claro.
Hay muchas verticales de HF disponibles para la venta, a menudo tienen un cuarto de longitud de onda, y muchas tienen trampas (circuitos sintonizados) que aíslan secciones de la antena para proporcionar un funcionamiento de banda múltiple. Estas antenas se fabrican comercialmente y pueden proporcionar una solución ideal para muchos. Pueden ser montados en tierra y esto les permite ocupar poco espacio, aunque al estar montados en el suelo no son altos y pueden ser protegidos por edificios y otros objetos. Cuando se operan de esta manera, necesitan una muy buena conexión a tierra – en áreas de arenisca, la conexión a tierra será pobre y estas antenas no funcionarán tan bien de esta manera.
También es posible elevar estas antenas y usar un plano de tierra. Aunque aumenta el espacio requerido, estos sistemas pueden funcionar bien, especialmente si están montados en la parte superior de edificios residenciales, etc.
Algunas verticales de HF pueden funcionar como una media longitud de onda. Aunque más alto, y requiere un sistema de coincidencia dentro de la antena, este enfoque reduce la necesidad de un sistema de plano de tierra o tierra muy eficaz.
Para las antenas verticales VHF / UHF se utilizan ampliamente para el funcionamiento de FM. Como muchas estaciones que usan FM son móviles, el patrón de radiación omnidireccional significa que las antenas no necesitan ser reorientadas a medida que el vehículo se mueve. En consecuencia, las antenas polarizadas verticalmente son estándar para FM en VHF y UHF.
A menudo, las verticales de longitud extendida, como las verticales de longitud de onda 5/8, se pueden utilizar para reducir el ángulo de radiación, es decir, mantener la radiación más cerca del suelo para una comunicación de radio más eficaz.
Hay varios diseños para verticales VHF disponibles – muchos son dos, tres e incluso cuatro bandas, y algunos utilizan técnicas para reducir la necesidad de un plano de tierra. La vertical básica de cuarto de onda, sin embargo, todavía necesita un plano de tierra.
Ventajas y desventajas de las antenas verticalesVentajas de la antena vertical- Proporciona un ángulo bajo de radiación para distancias más largas y una mejor cobertura
- Puede ocupar un área pequeña
Desventajas de la antena vertical- Requerir más resistencia mecánica que las antenas de alambre horizontal
- Requiere una buena conexión a tierra o plano de tierra
Antenas direccionales – Yagi
Muchas estaciones requieren ganancia adicional sobre los dipolos y las antenas verticales y antenas como la Yagi son comunes, tanto en HF como se utilizan casi exclusivamente para operaciones de mayor distancia en VHF y UHF.
Para la operación de HF a menudo se requiere una torre y, en consecuencia, se necesita una parcela de tierra de tamaño razonable. El permiso de planificación también es necesario en muchos países.
Para VHF y UHF, las antenas son más manejables y a menudo se pueden montar en fijaciones conectadas a la casa, aunque todavía se puede utilizar una gran torre donde el espacio lo permita.
Ventajas y desventajas de las antenas Yagi
Ventajas de la antena Yagi- La directividad proporciona ganancia en la dirección requerida
- La directividad puede reducir la interferencia de señales de diferentes direcciones
- La mayoría de las antenas Yagi / direccionales están montadas más arriba y esto proporciona ganancia
Desventajas de la antena Yagi- Mucho más costoso
- La altura adicional requiere longitudes de alimentador coaxial más largas que pueden aumentar las pérdidas – se necesita una buena coaxial
- El impacto visual puede ser un problema, especialmente para los vecinos
- Mayor riesgo de daños / golpes por rayos
El resumen dado anteriormente proporciona información sobre los principales tipos de antena utilizados. Hay muchos tipos diferentes de antena que se pueden utilizar para la radioaficion. Elegir la mejor antena para cualquier estación de radioaficionados puede ser muy interesante y proporcionar muchas horas de experimentación. Experimentar con antenas puede dar algunas ideas útiles sobre el funcionamiento de diferentes tipos, aunque las diferencias entre ellas pueden ser marginales en algunos casos. En general, lo mejor es una mayor altura y mantenerlos alejados de fuentes de interferencia y objetos que los enmascararán y desintonizarán.
