lunes, 28 de marzo de 2011

Experimentando con dipolos asimétricos para HF

Introducción

Después de haber tenido resultados no demasiado buenos con un dipolo G5RV en mi instalación "campera", me decidí a experimentar con un dipolo asimétrico ya que a mi juicio tiene una base teórica mucho más sólida. La ventaja de estos dipolos es que no llevan bobinas, ni trampas, luego son fáciles de consturir y ajustar y además en mi caso, la asimetría me favorecía porque el espacio del que dispongo es asimétrico en si mismo. El único elemento crítico que hay que construir con cuidado es el balun.

Esta es una antena bastante clásica y existe cantidad de información por internet, aunque yo tomé como partida este excelente artículo de VK2DQ "Understanding and building the OCF dipole".


Básicamente se trata de un dipolo alimentado a 1/3 en vez de en el centro, en este punto resulta que la impedancia es la misma para las bandas armónicas, luego con el balun adecuado es posible tener la impedancia adaptada para varias bandas.





Hay varias antenas basadas en un principio similar, pero no son iguales:

  1. Windom original: Elemento radiante alimentado contra tierra por un conductor vertical.
  2. Carolina Windom: Como la anterior pero alimentada con coaxial y el coaxial ¡radia!
  3. OCF (Off Center Fed) - Dipolo asimétrico
Popularmente se las llama a todas Windom, pero en realidad casi todas son OCF si se construyen bien.

En mi caso, he construido el modelo para las bandas de 40, 20 y 10m (aunque ya veremos que también sirve para el resto de bandas), que consiste en una rama de 14m y otra de 7m aproximadamente.

Atención al Balun

La clave de esta antena es el balun, éste debe cumplir una doble misión:
  1. Adaptar la impedancia de 50 a 200-300 ohm (según la altura de la antena).
  2. Limitar las corrientes de retorno por la malla que se producen por la asimetría del paso de no-balanceado a balanceado y la asimetría propia de la antena.
Existen diferentes formas de conseguir estos requisitos, pero la más sencilla es utilizar un balun 4:1 de corriente. Esto último es importante, un balun de tensión no va a bloquear las corrientes de retorno y éstas se van a producir inevitablemente porque la antena es asimétrica y más en un entorno real.

Respecto a la relación de transformación necesaria, ésta va a depender del montaje de la antena, si la antena esta alta y despejada el modelo teórico indica que debe ser de 6:1, sin embargo, cuando se instala a poca altura la impendancia del punto de alimentación se aproxima más a 200 ohm, así que conviene más un 4:1. Además el 4:1 es mucho más fácil de construir.

Esta es una foto del balun construido utilizando un toroide FT-140-61 e hilo de cobre de 1mm:


Con ayuda del analizador de antenas y una resistencia de 200 ohm podemos saber si el balun hace lo que
debe:
 


Vemos que el comportamiento es bastante aceptable y la relación de transformación se cumple bastante bien en el margen de 3 a 30  MHz, si bien, por debajo de 7 MHz aparece un efecto reactivo indeseado.

El balun lo he montado en una cajita de plástico, que he rellenado de silicona, cosa que NO RECOMIENDO, porque he observado que el gran pegote de silicona no se llega a secar bien y además se dilata con la temperatura. Creo que es preferible utiliar un compuesto epoxi o pegamento de pistola. Para darle más consistencia, he pegado esta caja a una lámina de plástico transparente (del que venden para sutituir al cristal en ciertos sitios) y lo he mecanizado para sujetar las ramas del dipolo y las bridas de soporte al mástil. El resultado final es este:


Construcción y Montaje

Para el resto de la antena, he utilizado los magníficos materiales de DX WIRE.
Después de mis primeros experimentos con dipolos me he dado cuenta de que el típico cable eléctrico se estira bastante con el tiempo, con lo cual se pierde el ajuste de la antena. Los cables de DX WIRE no se estiran, son bastante discretos, muy resistentes y creo que no excesivamente caros. También son muy recomendables el resto de accesorios tales como aisladores, cuerda de vientos de Dynemaa, etc.

Este es el resultado final:


He aprovechado una caña de hierro que ya estaba instalada en el tejado (antíguamente tenía una bandera). La altura del centro es de unos 10m y los brazos están a unos 3-4 m del suelo. La verdad es que a más de 50 m de la casa la antena es prácticamente invisible.

Medidas

Después de ajustar las ramas, creo que el resultado es bastante aceptable. Estas son las medidas desde el cuarto de radio ¡OJO las medidas están un tanto distorsionadas por el cable coaxial de 25m RG-58!




Los datos demuestran que la antena funciona según la teoría y en las bandas armónicas la impedancia tiene un valor razonable, tal que la antena se puede utilizar sin acoplador. Según mi experiencia, para conseguir adaptaciones del orden de 1.0 habría que jugar con la altura, el ajuste de las ramas tiene un efecto limitado.

Otra conclusión intersante de las medidas es que la antena se puede acoplar cómodamente en el resto de bandas, con lo cuál se puede utilizar sin problemas, puesto que el valor de ROE es moderado el balun más o menos funcionará de forma lineal. Como se observa la desaptación en estas bandas provoca una pérdida de eficiencia en torno al 30%, o sea que si transmitimos con 100W, 30 se quedan en el cable, creo que es bastante aceptable para una antena de compromiso.

Otra cosa es el diagrama de radiación, en la banda de 40 m debe ser el de un dipolo y a partír de ahí comenzarán a aparecer lóbulos a medida que subimos de frecuencia. Evidentemente, a más frecuencia menos óptima será la radiación (en cuanto a ángulo y direccionalidad) pero eso no significa que no podamos sacar buen partido de la antena en cuanto nos acompañe un poco la propagación.


Conclusiones


Por un presupuesto inferior a 30 euros, podemos disponer de una antena sencilla, eficaz y sólida. Utilizando los materiales adecuados podemos hacer que sea muy discreta y se adapte a entornos limitados.

Hasta ahora la experiencia ha sido bastante buena, esta claro que no es un "cañon" pero puedes trabajar con facilidad estaciones europeas y americanas y cuando la propagación ayuda un poco... pues no hay límites.

73! EA4FFI