Antena Vertical Aperiódica

El término no está bien definido en la bibliografia. A efectos de este trabajo podemos convenir que una antena vertical aperiódica es una antena compuesta por un radiante vertical no resonante con un sistema de radiales o contra-antena. Generalmente es una antena cuyo propósito es trabajar en varias bandas.

La famosa antena vertical de 43′

Se puede encontrar bastante información en la red sobre una antena cuyo radiante es de 43′ (13,1064 m). No es una medida crítica y está condicionada por la impedancia que presenta en todas las bandas de radioaficionados entre 80 y 10 metros. Esta impedancia compleja debe poder ser ajustada a una línea coaxial de 50 Ω en cualquier banda.

The 43′ Vertical — a Theoretical Analysis, D.Cutbert (KH6AQ, eHam.net, marzo de 2009)

The 43-Foot Vertical, P.Salas (AD5X)

modelo de ROE on EZNEC+ sobre tierra ideal D.Cuthbert (KH6AQ), 2009

Como toda instalación de antenas, lo importante es buscar un compromiso entre lo posible y lo ideal. En este caso los límites los establece el tejado, la prevención del impacto visual en un ambiente de vecinos hostil, el presupuesto y la disponibilidad de material sin perder de vista los objetivos que se desean cubrir.

Según AD5X, esta antena tiene ventajas sobre las antenas verticales sintonizadas (comerciales)

  • Generalmente es económica
  • Relativamente discreta
  • Auto-soportada
  • Fácil de montar sobre el plano de tierra
  • Bajo ángulo de radiación (Buenas prestaciones para DX)
  • Omnidireccional

Sus desventajas:

  • Omnidireccional (Sin ganancia F/B)
  • Necesita un buen sistema de radiales para obtener sus máximas prestaciones

Antena aperiódica de 12m 

Los objetivos que justifican el cambio de antena son:

  • Mejorar el ángulo de radiación
  • Obtener un rendimiento aceptable en las bandas de 30 y 40 metros
  • Utilizar el amplificador de 350 W

Son objetivos modestos, para unas posibilidades modestas, que no están cubiertos en la actualidad con la antena “L” invertida.

Modelo de Antena

Las prestaciones de una antena aperiódica en cada una de las bandas de trabajo, dependerá principalmente de la relación de la longitud del elemento radiante en relación a la λ en la frecuencia de trabajo y también de la calidad de la tierra condicionada por el número y longitud de los radiales o contra-antena.

Se puede calcular el rendimiento teórico de la antena proyectada con el software de modelado EZNEC y unos pocos cálculos matemáticos. Lluis, EA3OG (1), ha sido tan amable de modelar la antena basada en un radiante vertical de 12 m y los seis radiales que trabajan como contra-antena (2 x 4m, 2 x 5m, 1 x 6m, 1 x 20m).

Los datos más importantes para estimar las pérdidas y el rendimiento teórico de la antena son la relación entre la longitud del elemento radiante y la longitud de onda de frecuencia de trabajo y los componentes de la impedancia (Rx y Rj). También es importante la calidad de la tierra y los elementos de la contra-antena.

Otros aspectos a tener en cuenta al proyectar una antena de este tipo, es verificar que las impedancias complejas están en el rango de las posibilidades del acoplador. En este orden, es importante, además, tener en cuenta que los componentes del acoplador van a soportar tensiones por encima de de los 2.000 V pico con 350 W de RF.

Estos serían los cálculos para conocer la tensión de pico asumiendo que la Rg (Pérdida de eficiencia por la resistencia a tierra) con un calculo teórico de 10 Ω (probablemente en un terreno mucho mejor que el que disponemos la mayoría de los radioaficionados).

Cálculos para la antena en la banda de 80 m

  • I = √(Pw/(R+Rg) = √(350/25,93) = 3,67 Amp rms
  • |Z| = √((R+Rg)²+Rj²) = √(25,93²+435,3²) = 436,07
  • 3,67  x 436,07 = 1.600 Vrms = 2.078 Vpico

Valores de EZNEC

F (MHz) λ/4 (m) L/λ R (Ω) Rj (Ω)
3,55 (80m) 20,07 0,14 15,93 435,30
5,36 (60m) 13,29 0,21 76,25 418,30
7,05 (40m) 10,11 0,28 36,40 34,63
10,1 (30 m) 7,05 0,40 576,70 576,70

Carta de ROE de la antena vertical según EZNEC

Carta de ROE

Ángulos de radiación:

Banda de 80 metros

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Banda de 60 m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Banda de 40 m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Con estas cifras se puede esperar un rendimiento entre aceptable en la banda de 80 m y excelente en la de 40 m. Todos los cálculos indican que el acoplador puede trabajar sin problemas con el amplificador de 350 W y hasta es previsible que el acoplador sintonice sin problemas los 100 W del IC-7300 en la banda de 160 m. Probablemente no sea la antena ideal para trabajar las bandas bajas, pero estoy convencido que es la mejor solución entre las posibles.

(1) Lluis EA3OG es coordinado de la sección “Sintonía fina” de la revista URE y colaborador habitual sobre artículos técnicos sobre antenas. Recientemente ha publicado una serie de trabajos dedicados al programa EZNEC .