Antena vertical

Los autores con mayor experiencia en temas sobre radioafición, están de acuerdo en considerar que la parte más importante de una estación son las antenas. Sin embargo, las antenas que puede instalar un radioaficionado en el mundo real,  están condicionadas por diferentes factores que limitan el tipo y el tamaño y, como consecuencia, la eficacia.

Santiago, EA2EOW titular de la instalación.

Para un radioaficionado cuya vivienda está situada en un edificio de varias alturas, la elección de la antena está limitada por la superficie, el tipo y la forma de la cubierta. Además, es imprescindible considerar otros condicionantes sociales y económicas que pueden complicar la instalación, en particular la existencia de vecinos hostiles.

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En el mercado, existe una amplia oferta de antenas verticales sintonizadas que proporcionan un rendimiento aceptable con sus ventajas e inconvenientes relacionados con el costo, la instalación, la anchura de banda y los ajustes. Una alternativa a las antenas comerciales, consiste en un hilo radiante vertical de una longitud elegible que utiliza un adaptador automático de Antena (ATU) remoto para acoplar la impedancia en el punto de inserción a una línea coaxial de alimentación de 50 ohmios. Esta antena, al parecer, no tiene nombre o, por lo menos, no hay un consenso sobre el nombre que la defina. Antena marina, antena aperiódica vertical, antena vertical “end feed”, pueden ser títulos o quizá haya que referirse a ella por su definición, como “Antena vertical no sintonizada”. Esta antena reúne algunas características comunes:

  • Multibanda.
  • Longitud del radiante vertical variable.
  • Longitud que no coincida con la de media onda de ninguna de las bandas previstas que va a trabajar.
  • Necesita acoplador remoto.
  • Necesita una contra-antena que va a condicionar su rendimiento.

La longitud (altura) del hilo radiante condicionará también el rendimiento en las bandas más bajas. Para el proyecto de EA2EOW hemos seleccionado un hilo de 12m de longitud soportado en un mástil Spiderbeam. La única precaución es comprobar que su longitud eléctrica no sea igual a la longitud de media onda en las bandas de radioaficionado.

BandaF(Inf)F(Sup)L/2(Inf)L(Sup)L%(Inf)L%(Sup)
80m3,500Mhz3,800Mhz40,71m37,50m0,29%032%
40m7,000Mhz7,200Mhz20,36m19,79m0,59%0,61%
30m10,100Mhz10,150Mhz14,11m14,04m0,85%0,85%
20m14,000Mhz14,350Mhz10,18m9,93m1,18%1,21%
17m18,068Mhz18,168Mhz7,89m7,84m1,52%1,53%
15m21,000Mhz21,450Mhz6,79m6,64m1,77%1,81%
12m24,890Mhz24,990Mhz5,73m5,70m2,10%2,10%
10m28,000Mhz29,000Mhz4,91m4,912,43%2,44%
  • F(Inf) = Frecuencia superior, F(Sup) = Frecuencia superior.
  • L/2(Inf) = Media longitud de onda inferior, L/2(Sup) = Media longitud de onda superior.
  • L% = Relación entre longitud del hilo radiante y longitud de onda.

De la bibliografía consultada destaco el trabajo publicado por Dave Cuthbert (KH6AQ) en eHam.net el 28 de marzo de 2009: “The 43’ Vertical – a Theoretical Analysis”. Hay otras publicaciones que analizan el comportamiento teórico de esta antena con programas de emulación como EZNEC+. Hemos elegido una longitud aproximada de 12m (39,37’) por la disponibilidad de un mástil adecuado (Spiderbeam).

El soporte de la antena se basa en un mástil Spiderbeam de 12m con el juego de abrazaderas correspondiente. En el interior, un cable de 1mm de sección es el elemento radiante. El mástil de fibra de vidrio se sujeta a otro de acero de 2’’ de 1,60m de altura, soldado a una chapa, también de acero, de 30cm x 30cm y 8mm de grosor, que está sujeta al suelo de hormigón del hueco de la escalera y ascensor, con cuatro espárragos roscados M12 de acero inoxidable recibidos con tacos químicos. Se han colocado un orden de tres riostras de cuerda de poliéster Mastant P3 a 6 metros de altura y a una distancia de anclaje de 2,20m (la máxima que permite el tejado) con 120º de separación.

Al mástil de acero, se le ha añadido, a un metro de altura, un brazo horizontal de 1.5’’ de diámetro y 1m de longitud terminado en “T” con el fin de instalar una antena vertical para V/UHF y un acoplador de antena (SGC) SG-230 de fabricación USA. La instalación se completa con dos líneas de alimentación coaxial de 50 Ohmios Ultraflex 7 y una manguera de tres cables para alimentación y control del ATU.

Una vez instalada la antena, hemos medido la impedancia que presenta en cada una de las bandas autorizadas entre los 160m y los 10m con una VNA SARK 100 (China):

Banda de 10m
Banda de 12m
Banda de 15m
Banda de 17m
Banda de 20m
Banda de 30m
Banda de 40m
Banda de 80m
Banda de 160m

Se han instalado, como contra-antena, seis radiales de cuatro metro metros distribuidos de forma aleatoria entre la plataforma. 

Esta antena, además, puede ser ajustada en las bandas de 60m y CB. Las únicas limitaciones residen en el acoplador remoto. El SG-230 puede adaptar un hilo a una línea de alimentación coaxial de 50 ohmios en cualquier frecuencia entre 1,8 Mhz y 30 Mhz, cuya impedancia sea inferior a 800 Oh y una potencia igual o menor a 100 W en CW y 200 W PEP en SSB. Por esta razón, es importante evitar que el hilo coincida con la media onda de cualquier frecuencia autorizada pues la impedancia sería excesivamente alta para el acoplador. Las pruebas realizadas con el VNA indican que un hilo radiante vertical de 12m es válido para operar en cualquier frecuencia autorizada entre 1,8 Mhz y 30 Mhz. En la práctica, una vez instalada y probada la antena, no ha habido ningún problema de ajuste a una ROE inferior a 1:1,5 en cualquier banda. La antena está situada en una plataforma de cemento de 2’5m x 2’5m que cubre el hueco de las escaleras y el ascensor de un edificio de cinco plantas.

MástilFibra de vidrio8-55mm x 12mSpiderbeam
MástilAcero2” x 1,6m / 2mm sec.IRMA
BrazoAcero1,5′ x 1mIRMA
CableCubierta anti UVA1mm sec. x 12m
AcopladorSG-230Astroradio
Placas Aluminio10 x 15 cm x 8mm
AbarconesAcero zincadoPara tubo 2” 8mm sec.
2 contra-abarcones
IRMA
AbrazaderasPolipropilenoPara tubo de 60mmCastle
RiostrasPoliester3mm x 25mMastrant

El costo total de la antena se aproxima a los 700 euros valorando el acoplador como un CG-3000 chino nuevo, puesto que es un equipo usado. Otro gasto importante es el mástil y el brazo que han sido construidos artesanalmente.

El mástil de fibra de vidrio se sujeta a dos placas de aluminio de 8mm de grosor de 15cm x 10cm, mediante dos abrazaderas de polipropileno para tubo de 60mm en cada placa. Las abrazaderas se fijan a la placa con dos tornillos M10 de 120mm. Ambas placas están separadas 1m. En cada placa, se han insertado, además, dos abarcones M8 para tubo de 2”, incluyendo los correspondientes contra-abarcones para sujetar el conjunto al mástil de acero. Las abrazaderas de polipropropileno se usan habitualmente en instalaciones hidráulicas para sujetar tubos de conducción de líquidos. Las hemos adquirido en Castle Agroindustrial de Valladolid (7,25 cada pieza). La presión de la abrazadera sobre el mástil de fibra está mejor repartida y atenuada por una banda elástica de 2 mm. El conjunto asegura una sólida sujeción.

Conjunto de sujeción inferior
Conjunto de sujeción superior

 

ATU , fijación y radiales.

La fijación y el conjunto ha sido instalado por IRMA Antenak, instalador autorizado “D”, de Rentería (Gipuzkoa).

2 pensamientos en “Antena vertical

  1. Excelente artículo y explicación, muy completo. Solo una pega, y es que los 6 radiales de 4m me resultan muy escasos para poder lograr un rendimiento aceptable. Al final siempre los radiales, que son media antena, resultan los grandes olvidados en las instalaciones de verticales. Recomendaría poner una placa de 65 radiales de 4 o más metros. Si, es una labor tediosa, pero es la otra media antena que falta.
    Saludos 73

    • Totalmente de acuerdo Antonio. El rendimiento de esta antena debe ser bajo necesariamente, sobre todo en 80m y muy bajo en 160m. Sin embargo, colocar seis radiales es una elección entre opciones y las opciones están condicionadas por la forma de la cubierta y el espacio. Tenemos previsto colocar un par de radiales más de unos 10m y es lo máximo que admite la forma de la cubierta y las condiciones del edificio.

      Por otra parte, entre los trabajos que he consultado, hay un estudio del rendimiento de una antena vertical monobanda sintonizada en el que se demuestra que el rendimiento porcentual es exponencial hasta los 16 radiales de 1/4 de onda que llega al 80%.

      Es cierto que ortodoxia indica que 360 radiales con una excelente toma de tierra es la forma ideal de una antena vertical, pero para tenerla el usuario tendría que mudarse a una vivienda individual con un buen jardín y eso, además de excesivamente caro, daría pié a otras opciones mejores como antenas direccionales. Sería quizá interesante analizar esta formación con un software de emulación ya que la antena descrita se comporta más como un hilo sintonizado en un extremo con contra-antena que una “Ground plane”. De lo que no hay duda es que la antena se adapta en todas las bandas entre 1,8 y 30 Mhz.

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