DIPOLO CORTO

March 30, 2018 | Author: Luchito Valenzuela | Category: Antenna (Radio), Inductor, Telecommunications, Electronic Engineering, Radio
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DIPOLO CORTOPor años quise construir experimentalmente un dipolo realmente corto. En el caso de la banda de 40 metros, buscando en internet siempre encontré dipolos de media onda que medían como mínimo 10 metros o más de punta a punta. Esto no me parecía suficientemente corto, considerando el reducido espacio que muchos radioaficionados disponen en sus patios. Buscando encontré una solución propuesta por Gerald L. Hall, K1TD en la revista QST de Septiembre de 1974, titulado " Off-CenterLoaded Dipole Antennas". Esta solución afortunadamente usa coaxial de 50Ω como línea de transmisión. Este tipo de antenas es tratado también brevemente en el ARRL_Antenna Book 2007 (21ed) en el capítulo 6 de Low-Frequency Antennas (página 6.39, Shortened Dipoles). Posteriormente, George Murphy (VE3ERP) incluyó en su programa de computador HamCalc las fórmulas de Jerry Hall. Un problema es que HamCalc está en DOS, lo que introduce algunas dificultades en correr ese tipo de programas en computadores basados en Windows, por ejemplo. A continuación resumo algunas características del dipolo corto, entrego algunas recomendaciones para correr el programa, y expongo los resultados de una experiencia práctica. 1.- VENTAJAS DEL DIPOLO CORTO DE K1TD Para construir un dipolo de media onda, normalmente lo que uno hace es definir la frecuencia de uso, por ejemplo 7,1 MHz para la banda de 40 metros. Los cálculos arrojarán el largo de cada brazo del dipolo. En el caso común, sabemos que el largo de cada brazo será aproximadamente de 10 metros. Si queremos acortar el dipolo habrá que usar algún tipo de bobina o trampa. En este caso tendremos que definir el grosor del alambre de la bobina-trampa, y el resultado serán las características de la bobina y el largo de la antena. Lo que propone K1TD es un proceso distinto: Primero uno define el largo del dipolo. y puede bajarse aquí (archivo . La siguiente imagen ilustra el punto. El programa arroja la inductancia de la bobina (que en realidad son cargas inductivas).EL PROGRAMA HAMCALC DE GEORGE MURPHY (VE3ERP) El programa HamCalc es de distribución gratuita. su diámetro. y casi todo lo demás es una salida. Luego la frecuencia de trabajo. . de la siguiente forma: C:HamCalc El archivo sobre el cual hay que hacer doble click es VE3ERP. algo que uno define a priori. Menos palabreo y entremos en la experiencia práctica. y el grosor del alambre de la bonina.. 2.. de 2. Es decir.El programa debe estar en una carpeta en el directorio raíz. su Q.rar. Se deben tener presentes varios detalles para que el programita corra: 1. y la posición de las dos bobinas en el dipolo. es decir las distancia de las bobinas del centro del dipolo.3 megabytes).BAT. de acuerdo al terreno disponible. el largo final del dipolo es un input. En la carpeta HamCalc se encuentra realmente el programa. y a continuación presione la tecla 'TAB'.. Hay que manejarse en el programa solamente con el teclado.2. 3. Esto nos llevará a 'Short-Off-Centre-Loaded Dipole'. Sin embargo lo que nos convoca en este momento se encuentra en el menú 'G'. y correrlo nuevamente.. y luego '11'. de punta a punta. .LA ESTRUCTURA DEL DIPOLO El diagrama de la antena debe ser bien comprendido. Con esto puede cerrar el programa. simplemente mantenga presionada la tecla 'ALT'... Esta es la figura que muestra el programa:  El segmento A es el largo total del dipolo. y a continuación presione la tecla 'ENTER'. 4.Si presionando teclas el programita se cae por algún error. Al ejecutar el programa. 3. se notará que el mismo permite hacer un montón de cosas.Para maximizar la ventana del programa.HamCalc no permite la operación del mouse. mantenga presionada la tecla 'ALT'. 1 MHz Length (segmento A) 4 m (quise hacer una antena extremadamente corta). Los resultados son los siguientes: .  El segmento C es la distancia desde el comienzo de la bobina hasta el final de un brazo del dipolo. 4. Con esto. el programa arroja una advertencia. Conductor size a (diámetro en mm) Wire size (mm) 2. al tratarse en ese ejemplo de una antena extremadamente corta. He usado uno bastante grueso.. Nótese que la antena usa coaxial de 50 Ohms.7 mm es el diámetro del alambre.  El segmento B es la distancia desde el centro del dipolo hasta el comienzo de la bobina (loading coil).LOS CÁLCULOS Ahora paso a explicar lo que hice: El programa pregunta Yo respondo Standard units of measure Metric Centre Frequency 7. El segmento A/2 es el largo de un brazo del dipolo. 2m. es decir desde el comienzo de la bobina (loading coil) hasta el final de un brazo de la antena deben haber 1. entonces la bobina Una antena con A=10 metros. Nótese que: B=0. . Esta es la que hemos construido. También obtenemos información para construir la bobina: L (inductancia) = 29.8 m. C=1. y una bobina con alambre de 1mm. con Q=670.7mHenrios Nótese que si hubiese usado un alambre Diámetro de la bobina = 14.La opción <1> indica la antena con mejor Q.8m.96 cm esmaltado de 1mm. es decir desde el centro del dipolo hasta el comienzo de la bobina (loading coil) deben haber 20 cm. 5mHenrios Diámetro de la bobina = 8. Usando la fórmula 67 de la página 4. Elegir un alto Q se traduce en un mejor desempeño de la antena y un mejor ancho de banda. 5.73 cm Autoresonancia = 23.7mHenrios.3 MHz Q=670.33 del ARRL_Handbook_2009 (medidas de longitud están en pulgadas). entonces la bobina hubiese sido aún más pequeña: L (inductancia)= 12.4 MHz Q=563. el número de vueltas resultante es de 13.Autoresonancia = 9.2 mHenrios Diámetro de la bobina = 5.CONSTRUYENDO LA BOBINA Para esto bastan tres datos: El grosor del alambre=2. hubiese sido mucho más pequeña en diámetro: L (inductancia)= 34.11 cm Autoresonancia = 11.7mm. el diámetro de la bobina=15cm y la inductancia deseada=29.7 MHz Q=554.. Elegí un PVC de 15cm de diámetro y dí algo más de 15 vueltas con el cable de cobre en el. .15 vueltas. Abajo se muestran fotos con la bobina terminada. sin más ajustes. En todo caso seguimos con el experimento tal cual.Las fotos de abajo muestran que la inductancia obtenida se encuentra alrededor de 26-28 mH. algo más bajo que los 29.7mH deseados. . paso a continuación a hacer las mediciones de la antena. . a pesar de los problemas mecánicos..EL DIPOLO CORTO COMPLETO Las bobinas son bastante grandes y pesadas.6. pero como se trata de un experimento. . DESEMPEÑO DEL DIPOLO El MFJ muestra abajo la frecuencia y la lectura de la ROE en esa frecuencia. En cualquier caso. . el sintonizador automático del equipo de radio HF logra llevar la antena a una ROE de 1:1 sin problemas en todo el rango anterior. Sin embargo no se encontró un punto ROE perfecto. El MFJ muestra que efectivamente la antena tiene un ancho de banda extraordinario. ya que la menor ROE fue de solo 1:2.2. con un ROE inferior a 1:3 entre los 4 y los 9 MHz!!!!!..7. y la señal de radio deseada fue captada muy débilmente. Sin embargo.5 metros de altura solamente. las pruebas fueron hechas a baja altura. página 22. se puede decir que el dipolo realmente funciona. El ARRL_Handbook_2009.2 señala que en el dipolo efectivamente la altura es crítica. un resultado mucho más práctico fue tratar de escuchar y que me escuchen. Eso sí.1. .0 . y uno debiera asegurar que ésta altura sea de a lo menos 1/4 λ (regla de oro de los dipolos). y con los brazos lo más abiertos posibles. este debería ser ubicado a 10 metros de altura como mínimo. Captó mucho ruido. En el caso del dipolo corto anterior.Luego. En este sentido este dipolo resultó ser extremadamente ineficiente. 1. También se podría sustituir los tramos que van más allá de las bobinas con tubos de aluminio de pequeño diámetro. y 20 metros. 10. 17. . Con esto se podrían eliminar los vientos del dipolo. y quedaría como una antena portátil. Estas versiones portátiles son recomendables en 6. para hacer el ajuste fino en la ROE. 15. Comercialmente se ofrece una versión parecida llamada Buddipole. tal como se muestra en la foto de la derecha. dado el espacio que éstos requerirían. con poco espacio y manteniendo los brazos bien abiertos. buscando una forma alternativa mantener la antena en la dirección deseada. pero no son eficientes es 40 o 80 metros.Una forma de levantar este dipolo a alturas suficientes. sería soportar la antena en un tubo de PVC horizontalmente. y colgarlo desde el centro usando tensores de piola para fortalecer la estructura. 12. Un modelo de antena parecido se podría preparar para excursiones o paseos. En este caso. es que a alturas de 10 a 30 metros el dipolo acortado funcionará bastante bien si cumple con la condición de ser mayor a un 20% del largo de la onda.La frecuencia de autoresonancia de las bobinas disminuye hasta llegar a ser igual a la frecuencia de resonancia de la antena propiamente tal. Una antena tan corta como la de esta experiencia lamentablemente dejó las bobinas muy cerca del centro. si el dipolo de media onda para 40 metros mide 20 metros de largo.CONCLUSIONES Una de las advertencias hechas por el diseñador de esta antena.Las bobinas deberán ser cada vez mayores (mayores inductancias). Es decir.. es la que se muestra a la derecha. . se destaca que el Q óptimo de esta antena se logra cuando la frecuencia de autoresonancia es el doble de la frecuencia de trabajo de la antena.Una forma alternativa de hacer la bobina. si se trata de la banda de 40 metros. y no debería esperarse mucho de su desempeño. el dipolo debería ser de a lo menos 8 metros de largo. ya que simultáneamente ocurrirá que: . al igual que la eficiencia de la antena. un dipolo eficiente y económico de a lo menos 8 metros de largo aún suena atractivo. Finalmente. alejarse del centro de la antena también tiene sus costos. usando pernos con golillas. Otra recomendación es que las bobinas de carga estén ubicadas tan alejadas del centro de la antena como sea posible. 8. El dipolo que acabo de construir era de solo 4 metros de largo. . Sin embargo. Sin embargo. por lo que no cumplió con la condición anterior. el Q de la antena cae a cero. Si bien esta última conclusión era a priori intuitiva y conocida. . si mide menos de un 20% del largo de onda correspondiente a la frecuencia de resonancia y se ubica a menos de 10 metros de altura. entonces más conviene instalar una antena vertical. Que ese dipolo corto.¿Conclusión final? Que efectivamente se puede construir un dipolo muy corto y económico. para mí bien valió la entretención de verificarlo personalmente. arrojará resultados que nos dejarán desconformes. La conclusión finalísima para mí: Que si se tiene un espacio muy limitado para instalar una antena HF. fn°½ ¯ f½ fn° ¯¾ f ¯f° ©f¾  ° ½–f¯f¾f¯ ° n°  nf    9ff¯f¯ff °f°f ½–f¯f ¯f° °–f½ ¾°f ff nf @ fn°°fn°½ ¾° f nf -@   ½ ¾°f°  nf¾ ½–f¯f¾ nf ½f–°  ¾¯½ ¯ ° ¯f° °–f½ ¾°f ff nf @ fn°°fn°½ ¾° f  nf @ . ° ¾½ n f ½–f¯f n ° f¯ °     © nf  ½–f¯f  ¾  °fh    ¯¾¯ ½ ¯  fn  ° ¯°°  n¾f¾  ° ¯ f–    °¾ n°nf ° ¾  ¯¯ °¾  °n °f ° ¯ °   –  ¾°¾ fhf  €€ . ° f ½     @D. @D9    f–f¯f ff° °f ¾   °n¯½ °   ¾f ¾f€–f ¯ ¾f ½–f¯f  O ¾ –¯ ° ¾ f–f  ½  ½°ff½°f  . 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