28 de febrero de 2016

ANTENA PORTABLE PARA 20 METROS (14 MHZ.).


Ha llegado el verano y  bastante caluroso, quizas el mas caluroso que yo recuerde con sensaciones termicas que orillaron los 47 grados en algunos casos y niveles de humedad elevados.
 Esto propicio lluvias, tormentas bastantes fuertes y todos los problemas derivados a quienes tenemos "el gusto" de pertenecer a una ciudad ya bastante grande. 
En estos dias que el calor nos dio un respiro y disfrutando del fin de semana, desempolve el FT 817 que estaba presto en su bolso de salidas y decidi explorar la banda de 20 metros, en distintos horarios, para ver como estaba la propagacion. 
Como es epoca de renovacion, todas las antenas fueron bajadas para su mantenimiento. Recordemos que con el tiempo los conductores de cobre se van estirando un poquito, las soldaduras deben ser revisadas, los posibles ingresos de agua controlados, etc.

Como no disponia de antena para esta banda me propuse reeditar uno de mis viejos proyectos. Una antena zeppelin para 14 Mhz., pero me propuse como condicion que la misma pudiera ser realizada con muy pocos elementos, en especial de reciclado.
 Que fuera sencilla en su construccion y por sobre todo que pudiera ser utilizada como antena portable (colgable diria yo), para las proximas salidas al campo.

Recordaba mis epocas jovenes, cuando desconociendo la teoria de antenas decidi construir un dipolo para 80 metros (año 1969) y no se por que me decidi por una zeppelin alimentada al extremo (creo que un vecino bastante cercano tenia una de estas antenas). 
Yo me habia construido ya un trasmisor cordobesito de solo 30 Watts en AM con tanque pi de salida, que en realidad estaba preparado para antenas con cable de alimentacion de baja impedancia (la zeppelin puede ser considerada de impedancia media - alta 400 a 600 ohmios aproximadamente), pero el impetu juvenil pudo mas y me decidi por ella. 
No se como, pero el tanque Pi del Cordobesito ajustaba lo mismo y lograba buena salida en 80 metros. Inclusive y esto siempre lo comento, mis primeros experimentos fueron cargando el alambre de tender la ropa de mi madre y como contraantena utilizaba el elastico de mi cama que en esa epoca eran metalicos. 
El metodo de ajuste?, muy sencillo utilizaba un tubo fluorescente el cual lo sostenia con una mano acercandolo al tanque y con la otra ajustaba el capacitor de placa y luego el de antena, hasta lograr maxima salida (el tubo respondia con maxima iluminacion).

 Luego aprendi a interpretar la sintonia sobre la valvula 6DQ6 y hacia el ajuste fino observando dentro de la placa el flujo de electrones de color azul, llevandolo justo al pozo de sintonia. Esos eran ajustes artesanales y no macanas.

 Hoy si no tenemos el medidor de ROE, el analizador de antenas,  y que se yo que instrumental especifico, no podemos sintonizar la antena. Digo la antena ya que el equipo es de banda ancha y muchas veces terminamos utilizando un sintonizador automatico para lograr "engañar al transceptor" y que nos entregue esos watts que nos esta mezquinando al proteger la etapa de salida, ya que ROE mayores a 1,7 o 1,9 son prohibitivos. En fin esas eran otras epocas y con muy poco saliamos al aire.

Esta era mi antena (modelo) y la escalerita la fabrique con los aisladores separadores de plastico, que solian traer las antenas de TV cuya bajada era con cinta de 300 ohmios. La bajada la realice en esa epoca con cable conductor de 2 mm.


Antena zeppelin

Cuando se hace referencia a la antena Zeppelin extendida o doble Zep, quizá algunos aficionados se pregunten ¿qué tipo de antena será?. Pero estoy seguro de que muchos conocen o han oído hablar de la antena J, popular en la banda de 2 metros. Pues bien, la Zeppelin es el ancestro de la J.

En los años 20, en los albores de la aviación comercial, Ferdinand von Zeppelin había fundado una fábrica de dirigibles, unas aeronaves rígidas basadas en gas, a las que se les conocía como “Zeppelin”. Hoy por nuestras pampas llamamos Zeppelin a los depositos de gas que se coloca en el jardin, en aquellos lugares en donde no existe red domiciliaria.






De estas aeronaves, la LZ127 conocida como GRAF ZEPPELIN fue la primera en estar equipada con comunicación por radio. Su estación se identificaba como DENNE y contaba a bordo con los más mordernos equipos de radio de la época. Transceptores Telefunken de 75 watts, capaces de transmitir y recibir en CW y fonía en el rango de LF y MF.

La antena empleada en los Zeppelin era una cable que se desplegaba desde un carrete en el cuarto de radio. 

Se trataba de una antena inventada por Hans Beggerow y patentada en Berlín en 1909 bajo la patente alemana número 225204 para ser utilizada en globos.


Ocurría que en los globos, la góndola y la estructura del globo se habían utilizado como elementos irradiantes, pero teniendo dentro un gas tan inflamable (primero hidrogeno y luego de varios accidentes se utilizo el helio), el riesgo de explosión era enorme por la presencia de la radiofrecuencia.

 De esta forma la antena de Beggerow, posterormente conocida como antena Zeppelin, al ser incorporadas a las aeronaves, consistía en una sección de línea abierta seguida por el elemento irradiador, que suprimía el riesgo de explosión del globo o dirigible.

La patente original se puede observar en el siguiente enlace

http://www.revistaqso.com/225204.pdf


Dibujo original en la patente de este sistema de antenas. (si observamos detenidamente podemos distinguir a una J invertida).



 La antena Zepelín extendida:

La antena Zeppelin está constituida por un elemento radiador de media longitud de onda, tal como lo muestra la figura , en cuya base se instala una línea abierta que posibilita el acople a la impedancia del transmisor. 
El otro extremo de la línea abierta queda sin niguna conexión. Asi era mi antena en mi juventud.

Con el tiempo comenzaron a aparecer lo que se llamó Zeppelin extendida o Zeppelin doble, se agregó un elemento adicional en el extremo que antes estaba flotando.
 Ambos elementos se colocan en forma horizontal, estrictamente horizontal, cuidado no funciona en forma de V invertida.
 Y para lograr el efecto deseado,  cada elemento debe tener exactamente 0.64 longitudes de onda de largo.

Aqui la doble extendida con un acoplador para pasar de alta a baja impedancia. Lo mismo se puede lograr con un adaptador o balun relacion 4:1 evitando la utilizacion del acoplador de antena.




En realidad y sin efectuar todo un estudio y desarrollo de esta antena, presenta una efectividad interesante sobre el dipolo comun, ya que la zeppelin doble extendida tiene una ganan.cia de 3dB sobre el dipolo comun.

Pero dejemos de lado la introduccion sobre la antena zeppelin y vamos de lleno a nuestro proyecto, mas humilde pero no por eso mas efectivo.

ANTENA TIPO ZEPPELIN  ALIMENTADA EN UN EXTREMO PARA TRABAJO PORTABLE

Como ya sabemos, alimentar en un extremo a una antena es saber que alli presentara alta impedancia y por lo tanto para acoplar el cable coaxil de baja impedancia, necesitaremos un adaptador de impedancias. Para ello utilizaremos un circuito LC adecuado a la frecuencia de trabajo o sea 14 Mhz.
Como este proyecto deberia ser de construccion rapida, decidi ver que tenia en mi cajos de descartes y encontre un tupo de PVC de 20 mm de diametro. Tome un trozo de alambre de cobre esmaltado de 0,60 mm de diametro y bobine una 20 vueltas sobre la forma de 20 mm. Las separe un poco para evitar el agregado de capacidad y luego le coloque un trimmer de 70 pF que rescate de una vieja radio valvular.
Ya tenia el circuito sintonizado paralelo, faltaba ver si podia ajustarlo a la frecuencia de trabajo o sea 14 Mhz. Munido de mi viejo Grid dip meter (James Miller valvular) y no por ello menos preciso, efectue la primer medicion resultando casi 12 Mhz. el pozo de sintonia.
Le saque algunas vueltas, reajuste el trimmer ceramico y consegui una sintonia perfecta en 14.050 Mhz. Listo ya teniamos el punto de partida.

 A continuacion el diagrama de la antena. 

Como veran es un hilo largo pero sintonizado a la frecuencia en uso y un circuito LC que trabaja como adaptador de impedancias.
El largo del conductor de alambre que hace de hilo largo, quedo recortado finalmente  en 9,60 metros y la antena con una ROE de 1:4 bastante aceptable.


Detalle de la bobina y el trimmer conectado en paralelo para determinar la frecuencia de sintonia.




Verificando la frecuencia de resonancia con el Grid dip meter.





Finalmente y lograda la sintonia, se abre el circuito sintonizado, se le coloca el conector coaxil, se le agregan 10 metros de cable de 2 mm2 de seccion, un extremo de este cable va a la conexion bobina trimer y el otro extremo se lo cuelga lejos de objetos metalicos.

 Utilizando el analizador de antenas (se podria haber utilizado el medidor de ROE), se procede a verificar el valor de ROE tratando de llevarlo al minimo posible con el trimmer que ya estaba preajustado. 
Aqui en este punto le recorte  parte de este tramo del conductor, ajustando nuevamente el trimer  y logrando una excelente resonancia alrededor de 14.200 Khz. con una ROE de 1:4 a 1:5 que se mantenia estable,  cubriendo practicamente toda la banda de 20 metros.


Detalle de la antena terminada donde se aprecia el bobinado junto al conector coaxil y el trimer colocado. A su lado el rollo de 9,60 metros de cable.


Detalles a tener en cuenta. 

Logicamente se trato de llevar a la practica un proyecto facil y que insume muy poco tiempo de tareas manuales.
 Con los valores de diametro de bobina, diametro de alambre y cantidad de vueltas, se logra una sintonia facil del conjunto y luego colocando el alambre conductor o hilo largo, colgandolo lejos de objetos metalicos, se puede conseguir una ROE mas que aceptable, sobre todo para trabajo portable y en condicion QRP.

Tratandose de una antena que en su extremo de carga, presenta alta impedancia, los valores de tension cuando se encuentra trabajando, son importantes asi se trabaje en baja potencia, por lo que la calidad del dielectrico del capacitor utilizado para la adaptacion y sintonia es por demas importante.
 En este caso utilice lo que tenia a mano, pero lo mas adecuado seria un capacitor de ajuste variable con aire entre sus placas.

Resta ahora un poco mas de trabajo manual, para insertar la bobina dentro de un receptaculo impermeable, y tendremos terminada una antena simple y muy eficaz para las salidas campestres.

Proximo proyecto sera una antena similar pero para 10 metros. Para 40 metros el largo del cable o hilo largo seria un poco molesto en cuanto a su tendido (el mismo que el largo de un dipolo con carga al centro) por lo que seguramente haremos una antena con bobinas de carga que acorten esa longitud.
Saludos y buenas correrias ¡¡¡¡¡¡


Iing Pedro Navarro
Febrero 2016