Honza Bocek OK2BNG nos brindó una ayuda increíble: nos proporcionó sus artículos y se encargó de gestionar una nueva sección sobre antenas de dos elementos. Sugirió contactar a Peter Dodd G3LDO y Less Moxon G6XN quienes podrían responder sus preguntas a través del foro. ¡Gracias! Póngase en contacto con los autores del artículo: Jan Bocek OK2BNG, janboček@mail.tele2.cz, Jiří Škácha OK1DMU, skachaj@volny.cz
Los sistemas de antenas direccionales KV de dos elementos despertaron el interés de los aficionados a lo largo del último siglo, y este interés probablemente tampoco desaparezca en el futuro. Prueba de ello son las numerosas conferencias que se celebran cada año en el simposio de Dayton [47]. Como recordatorio, presentamos en la fig. 1 formas y dimensiones del marco de las antenas KV de dos elementos más utilizadas, que ya se describieron en esta serie [48-49].
Símbolos sustitutos utilizados en el texto: lambda pequeña - LMBD, omega grande - OOHH.
HB9CV, Rudolf Baumgartner diseñó un sistema de fase de súper ganancia con una separación entre elementos de 0,125 LMBD. Ambos elementos son de tamaño completo con una longitud cercana a 0,5 LMBD. La ventaja es el diseño totalmente metálico y la posibilidad de conectar cualquier fuente de alimentación [48].
VK2ABQ, Fred Caton intentó minimizar las dimensiones manteniendo las propiedades eléctricas; Finalmente llegamos a un diseño de antena cuadrada de 0,25 x 0,25 LMBD. Los radiadores de alambre se suspendieron sobre soportes de bambú; aquí es importante la solución para doblar los extremos de los elementos. Desde un punto de vista mecánico, el sistema fue difícil de construir, porque la naturaleza "gomosa" del sistema se manifestaba con menos rigidez. La impedancia de entrada era alta [38].
G6XN, Less Moxon colaboró durante varios años con Fred VK2ABQ y el resultado fue una antena con una impedancia de entrada de 50 OOHH en forma de rectángulo. Es muy popular en el mundo con el nombre de viga rectangular o viga de Moxon. El diseño tubular se describió en la tercera parte de esta serie [48].
W4RNL, L. B. Cebik es uno de los mayores publicistas en el campo de las antenas. Para los experimentadores de antenas, sus páginas se encuentran intrínsecamente entre las favoritas. Optimizó las antenas Moxon utilizando varios programas de antena, redujo la distancia entre los elementos a 0,14 lambda y optimizó la conexión crítica entre los extremos de los elementos [39].
G3LDO, Peter Dodd es otro conocido columnista en el campo de las antenas [51-54]. Dedica una parte considerable de su trabajo al tema de las pequeñas antenas direccionales giratorias para HF. En un intento por preservar la longitud total de los elementos, utilizó una forma geométrica de los elementos similar a un triángulo, por lo que llamó a la antena el nombre Doble Delta - antena DD para abreviar. Logró reducir las dimensiones generales de la planta doblando los extremos de los cables de los elementos hacia el mástil. La antena se muestra en la fig. 1. Su versión anterior de alambre tenía una distancia mutua entre los elementos de 0,3 LMBD, la versión creada mediante un mayor desarrollo en el diseño tubular con la extensión de los elementos con conductores de alambre ya tiene dimensiones sustancialmente reducidas: la distancia mutua entre los elementos se ha reducido a 0,16 LMBD. Como resultado de la flexión de los extremos de los elementos, la longitud total del elemento es algo mayor que la de un dipolo clásico. Peter abandonó el esfuerzo anterior de mantener una impedancia de entrada de 50 OOHH; a una distancia entre los elementos de 0,16 LMBD, alcanzó una impedancia de entrada promedio clásica de 28 OOHH, similar a la mayoría yagi antenas.
|
|
|
Lo leerás en el artículo.
Descripción de la antena Double Delta - DD-beam
La antena ha experimentado su desarrollo durante los últimos veinte años; A continuación nos centraremos únicamente en la realización de la parte básica de la antena a partir de tubos metálicos según la fig. 1b, ver también fig. 3. La pluma y ambos elementos forman un "gancho", similar a la construcción de otras antenas direccionales. Un elemento, el radiador, se dividirá en forma de dipolo. Peter, G3LDO, utiliza ambos elementos indivisos y suministra un shunt al radiador, pero no recomendamos esta solución, porque medir y sintonizar el elemento en resonancia puede ser más complicado. A los extremos de los elementos tubulares se conectan conductores aislados de cobre, que se tensan mediante un cable no conductor hacia el mástil, siguiendo aproximadamente el curso de los bordes de la pirámide (ver Fig. 1a y 1b).
Desde un punto de vista eléctrico, el radiador de la antena se sintoniza para la resonancia en el medio de la banda, y luego la antena se sintoniza con precisión a la relación máxima de radiación de adelante hacia atrás F/B ajustando la longitud del reflector. La ganancia en la dirección de avance es relativamente constante y disminuye ligeramente al aumentar la frecuencia. La relación F/B de adelante hacia atrás depende bastante de la frecuencia, pero en la práctica no tiene un significado significativo. La situación se muestra en la fig. 2, donde se traza el diagrama de radiación horizontal obtenido mediante el modelado [53], consulte [53] para obtener un resultado similar. El valor de ganancia directa depende menos de la frecuencia que el valor de ganancia inversa. Los extremos de los elementos están cerca uno del otro con unión mutua, similar a la viga Moxon. Aunque el acoplamiento es más flojo, todavía afecta la frecuencia de resonancia de la antena.
producción de antenas
|
|
Pestaña. 2. Dimensiones aproximadas verificadas experimentalmente de la antena de haz DD, la designación corresponde a la fig. 3. La longitud total del emisor es LZ = 0,576 LMBD = 173/f, la longitud total del reflector LR = 0,5875 LMBD = 176,25/f. Las dimensiones de los elementos de adaptación gamma se dan para R 28 OOHH.
|
El diseño y fabricación real de la antena incluye una serie de elementos, temas y posibilidades, detallados en las partes anteriores de la serie. Por tanto, no los repetiremos en el siguiente texto y sólo llamaremos la atención sobre algunos momentos concretos.
Pestaña. 3. Valores de impedancia medidos para la antena implementada para la banda de 7 MHz. La frecuencia se da en kHz, los valores de R, X y Z se dan en ohmios.
|
Primero, montamos el marco básico de la antena en forma de H - ver fig. 3. Los elementos están hechos de tubos de AlMg con un diámetro que disminuye gradualmente y se insertan entre sí (ver partes anteriores de la serie). Los cables se conectan eléctrica y mecánicamente de manera confiable a los extremos de las tuberías, preferiblemente colocando un ojo de soldadura debajo de un tornillo típico M6, roscado, cortado en un tapón de metal y fijado al extremo de la tubería. Desde el punto de vista de la tensión sobre el conductor, es necesario que la tensión en el conductor se transfiera al conductor de cobre y al aislamiento. Los anillos de engarce, que sujetan el cable de cobre y el aislamiento, servirán bien. En caso contrario tendremos que aligerar los puntos de conexión de los conductores a la tubería mediante un cable aislante. La parte superior del mástil por encima del nivel de las partes tubulares de los elementos está hecha de un tubo de acero de tales dimensiones que se puede insertar libremente en el tubo del mástil principal. Se puede utilizar otro material, por ejemplo AlMg o bambú laminado. Estiraremos los cables de extensión (D y F) en este tubo. En la posición F han demostrado su eficacia los soportes desplegables de goma que se utilizan para la fijación en los portacoches. Los propios elementos tubulares de la antena se doblan al tirar de los cables de extensión tendidos hacia el mástil, por lo que, en términos de resistencia mecánica y estabilidad, se recomienda utilizar tubos de diámetros mayores: recomendamos un mínimo de 20 mm. Se venden tubos con un espesor de pared de 2 mm. Se tiene buena experiencia con diámetros de 20/25/30/35 mm, que se pueden insertar y conectar mecánicamente fácilmente en una sola unidad. |
|
|
Pestaña. 4. Longitudes de cable de la transformación l/4 línea 50/28 ohm (en m). Cable de 75 ohmios, k = 0,66.
|
La antena se puede alimentar normalmente de dos maneras: Antena con un elemento alimentado dividido según la fig. 3 tiene una impedancia en los bordes de la banda de aproximadamente 28 ohmios; la evolución de frecuencia medida de la impedancia de la antena para la banda de 40 m se muestra en la pestaña. 3. Lo usaremos para fuente de alimentación. transformador impedancia – línea vf con una longitud eléctrica de 1/4 LMBD – ver fig. 4. Las longitudes de la sección de transformación para cables con dieléctrico sólido con un coeficiente de acortamiento de 0,66 se muestran en la tab. 4. Crearemos la línea de transformación conectando dos tramos del cable de 75 OOHH en paralelo, de modo que su impedancia resultante será de 37,5 OOHH. Un extremo de la línea se conectará a los terminales del radiador dividido, el otro extremo de esta línea se puede conectar directamente a un cable coaxial estándar de 50 OOHH.
|
|
||||||||||||||||||||||||
Pestaña. 5. Dimensiones de la sección de ajuste gamma según fig. 5
|
Otra posibilidad es, según la fuente original, alimentar el emisor utilizando la sección gamma - ver fig. 5. Dimensiones para esta disposición enumeradas en la pestaña. 5 se calculan para la conversión de 28/50 OOHH. Vale la pena prestar atención a la solución del condensador de sintonización, que está formado por el conductor interno con el aislamiento de PE del cable RG-213 a la izquierda. Este conductor se inserta en un tubo con un diámetro interior de 8 mm. Entre el conductor y la tubería medimos una capacidad de aproximadamente 200 pF/m. Al mover el conductor en el tubo, cambiamos la capacidad de este condensador y así podemos compensar la componente reactiva de la impedancia a un valor mínimo. Al establecer las dimensiones A y L, buscamos una ROE óptima. Debemos sellar la tubería contra la humedad.
Configuración de antena
Primero, sintonizamos el radiador, un elemento dividido hecho de tubos con cables conectados. En comparación con las dimensiones de la tabla, primero elegimos la longitud total real aproximadamente un 10 % más grande, para tener algo que acortar. Fijamos el elemento en la pluma y lo elevamos a una altura tal que los cables cuelguen libremente verticalmente hacia abajo y sus extremos queden al menos a 3 m del suelo. En los conductores, por ejemplo, marcamos las marcas de longitud con cinta aislante para no exagerar en el acortamiento de los cables durante el ajuste. Buscaremos resonancia para que la longitud de todo el elemento se acerque al valor de 0.576 LMBD (LMBD corresponde al centro de la banda); La resonancia generalmente se encuentra en la parte superior de la banda o ligeramente por encima de la banda. Para esta medición es suficiente un medidor ROE. Por ahora, puede que no nos interese el valor absoluto de la ROE, que puede rondar (en comparación con el valor normalizado de 50 OOHH) incluso alrededor de 1,2, sino la posición de su mínimo y la evolución de la frecuencia.
Después de ajustar el radiador cambiando su longitud, comprobamos mediante cálculo que la longitud total parece corresponder a la relación 0,576 LMBD. Si este no es el caso (puede deberse a diferentes diámetros de tubería y a un cable de extensión diferente), debemos ajustar la fórmula para calcular el reflector de modo que la longitud del reflector esté en la proporción de 0,5875/0,576 a la longitud del radiador, es decir, que el reflector sea aproximadamente un 2% más largo. En la práctica, los marcadores de longitud en los extremos de los cables nos serán de gran utilidad: marcamos metros enteros y decenas de centímetros para el último metro.
Por tanto, el segundo elemento, el reflector indiviso, será aproximadamente un 2% más largo que el radiador. Fijamos el reflector en la posición correcta en el brazo, dejamos que los cables de extensión cuelguen libremente por el momento, levantamos la antena nuevamente a la altura y volvemos a medir la ROE. El mínimo tendrá una frecuencia ligeramente menor que en el caso del radiador en sí, el valor ROE inherente (en comparación con los 50 OOHH normalizados) se deteriorará a aproximadamente 2,3 a 2,5; pero está bien, porque la unión entre los elementos de la viga ya se muestra, lo que provoca una caída en la impedancia. Si, por el contrario, la ROE sigue siendo relativamente buena, es decir, aproximadamente 1,2, significaría que el reflector es largo o que la distancia entre los elementos no es 0,17 LMBD. Aquellos que tengan instrumentos de medición RF1, VA1 o MJF-259B pueden medir Z y X; en la pestaña se encuentra un ejemplo de medición de haz DD para 40 m. 2. Observemos que el valor Ra es pequeño y el valor Xa es muy bajo durante la resonancia de la antena. Ajustando las dimensiones de la antena, se puede conseguir una componente de reactancia cero, pero es laborioso y la puesta a cero Xa sólo se puede conseguir a una única frecuencia. En esta etapa, cuando aún no hayamos colocado definitivamente los cables de extensión, nos contentaremos con valores de Xa que no superen los 20 OOHH en los bordes de la banda. Aunque los datos son sólo indicativos, este enfoque es completamente suficiente a efectos prácticos.
Tenemos la antena con los cables colgando libremente hacia abajo toscamente sintonizados, los que estén impacientes pueden hacer la primera también QSO. El siguiente paso es ajustar la antena a su estado final, es decir, con los cables firmemente sujetos al mástil como se muestra en la fig. 3. La forma de la antena permite dos disposiciones: la extensión del cable se puede fijar hacia arriba, por encima del brazo, a la parte extendida del mástil, o hacia abajo, al mástil. La primera variante simplifica la cuestión de girar la antena, porque ya podemos utilizar un tubo más débil por encima del plano del brazo; en el segundo caso, la tubería debe ser más resistente.
En primer lugar, tensamos los cables de extensión del radiador con la ayuda de cables y, por el momento, giramos los extremos de los cables del reflector formando una bola para que el reflector no afecte la medición. Nuevamente medimos la resonancia del radiador y ajustamos la longitud de sus conductores para que la frecuencia de resonancia esté ligeramente por encima de la banda. Luego estiramos los conductores del reflector hasta el mástil y comprobamos la frecuencia de resonancia de todo el sistema, que ya debería estar en la banda requerida. Para la antena de 40 m, p.e. la longitud del radiador era de 24,5 my la frecuencia de resonancia era de 7150 kHz. La longitud del reflector era entonces 1,02 veces mayor, es decir 24,5×1,02 = 25,0 m.
Ejemplo de experimento para banda de 40 m.
Del Delta Loop desmantelado, a lo largo de 15 m, quedaron 4 piezas de elementos atrapados con un diámetro que disminuye de 35 a 16 mm, cada uno con una longitud de 5,1 m. Los extremos de los tubos con un diámetro más pequeño tenían un orificio roscado M6 para conectar el cable del Delta Loop original. Para la nueva viga DD de 40 m, estos tubos se utilizaron sin modificaciones (más tarde, durante una tormenta, quedó claro que con estas dimensiones los tubos de 16 mm están al límite de su utilidad, los extremos de los elementos se doblaron ligeramente en el punto de debilidad). Dos de estos tubos estaban unidos de forma aislada a una placa de material aislante (radiador dividido), los otros dos a una placa de aluminio (reflector no dividido). Con cuatro abrazaderas adicionales, ambos elementos así creados se fijaron por su centro al brazo de la antena OWA para la banda de 15 m. En los primeros experimentos, la longitud de los cables de extensión fue de 6,4 m. La antena se elevó a 3 m del suelo; resonó ligeramente por debajo de la banda y tenía una impedancia de 24 OOHH. Para la antena OWA original, el mástil se extendió 8 metros por encima del rotador para anclar el largo brazo de la antena de 15 m. Por lo tanto, se optó por sujetar los extremos de los cables de extensión de la viga DD hacia arriba. Después de fijar los cables en la parte superior al mástil, la resonancia en comparación con los cables que colgaban libremente cambió aproximadamente 300 kHz hacia frecuencias más altas, hasta 7,35 MHz. Por lo tanto, fue necesario ampliar la longitud de cada conductor de radiador a 7,17 my la longitud de cada conductor de reflector a 7,4 metros. La longitud total del radiador fue de 24,54 m y la longitud del reflector de 25,0 m. Al radiador se conectó una línea de transformación LMBD/4 (longitud 7 m), formada por dos cables paralelos 75 OOHH con un dieléctrico sólido y un coeficiente de acortamiento de 0,66, como se indica en la fig. 5. El cable se retorció en forma de bobina y así forma un estrangulador VF. Las uniones de cables deben realizarse con cuidado y tratarse con cinta vulcanizante contra la humedad. La altura final de la antena es de 20 m sobre el suelo, la parte superior de los cables de extensión está a una altura de aprox. 28 m, y la altura media de la antena es LMBD/2.
Experiencia operativa
A modo de comparación, se utilizaron un dipolo a 10 m del suelo, un dipolo inclinado de 18 m orientado al oeste, una viga Moxon fijada en dirección E-W a 10 m del suelo y una viga vertical de 30 m de altura. Las opiniones sobre la situación en la banda de 40 m y las experiencias se resumen en la parte de la serie sobre Viga rectangular para 40 m [48]. Realmente es una zona mágica. Con DD-beam, experimentará experiencias completamente diferentes a las que está acostumbrado. Un intermitente de 40 m no es tan natural como, por ejemplo, en la banda de 21 MHz. Seguramente muy pronto se producirán choques en cadena, no sólo en las zonas periféricas de la UE, lo cual es relativamente común, sino también en un horario como este. accidente múltiple de JA y esa es una gran experiencia. Pensarás que estás en la banda de 15 m.
Por ejemplo, durante un QSO muy largo en la banda de 7 MHz OK2BNG con JA2DPC, Setsuko preguntó detalladamente sobre las dimensiones de la antena, porque estaba usando un haz Moxon de 40 m bajo la marca N8YL y A35PC. Ella sólo conocía la versión más antigua y cableada del haz DD. Envió una larga carta pidiendo fotos. Ella misma utiliza actualmente un dipolo giratorio de 40 m.
Sin embargo, también hay que admitir que los dB adicionales a menudo no se escuchan durante la comparación, y las diferencias entre las antenas a menudo pueden entenderse como subjetivas. Los resultados de la comparación dependen de varios factores, p.e. de las condiciones de propagación que producen una señal bajo diferentes ángulos de incidencia, antenas de estaciones opuestas y de su coeficiente intelectual. Sin embargo, en todos los casos el haz DD es una señal de giro que muestra una radiación direccional distinta. Si leemos, por ejemplo, una estación en un dipolo oblicuo con una potencia de S5, es decir, en el nivel de ruido de la banda de 40 m, luego de redirigir el haz DD, la señal es aproximadamente 1 S mejor y, por lo tanto, más legible, y la comunicación es posible. Aunque la ganancia de esta antena en comparación con un dipolo es de sólo 3-4 dBd, no debe subestimarse. La principal ventaja es la presencia de un lóbulo radiante inferior, que simplemente no está presente en otros dispositivos de alambre. La diferencia en las señales puede rondar los 20 dB y eso ya significa que cuando utilizamos el cable escuchamos o llamamos estaciones que simplemente no conocemos. Y ahí radica la ventaja de incluso un intermitente de dos elementos mal ejecutado en comparación con un cable recto, que no muestra exactamente una radiación direccional significativa.
La antena descrita es estructuralmente más simple que haz hexagonal, descrito en la última parte de la serie (sus ventajas son, sin embargo, el atractivo valor de impedancia de entrada de 50 OOHH y una ganancia ligeramente mejor). Se puede fabricar una viga DD en uno o dos fines de semana con sólo el equipo básico de taller, sin ayuda adicional y con un poco de suerte.
Entonces, ¿cuál es la fuerza de esta antena? Miremos nuevamente la fig. 1 y eso lo veremos en las dimensiones y luego en la resistencia a la radiación. El haz DD con dimensiones correspondientes a una antena clásica de 15 m es funcional en la banda de 40 m. Es increíble, pero cuando se utilizó la antena OWA terminada y en buen funcionamiento para 21 MHz como base para la construcción del haz DD para la banda de 7 MHz, quedó en blanco y negro. La antena DD terminada de 15 m tiene unas dimensiones correspondientes a la antena clásica para la banda de 6 m.
Otros tipos de antenas de dos elementos tienen parámetros eléctricos y de radiación aproximadamente similares. Desde un punto de vista teórico, por supuesto hay mucho espacio para diversas discusiones, pero la práctica tiende a ser más misericordiosa. Un sistema de dos elementos seguirá siendo un sistema de dos elementos, incluso si los sistemas por fases (HB9CV) o los sistemas de "acoplamiento" (G6XN) tienen sus ventajas. Al final, los prerrequisitos comunes son principalmente un diseño mecánico sólido y la posibilidad de llevar la antena al espacio de alguna manera.
La antena DD se enseña a todos los experimentadores que, por diversas razones, no compran antenas comerciales, pero también permite la construcción de aquellos para quienes, por diversas razones, las dimensiones "normales" simplemente no funcionan. Por ejemplo, el timón de la banda de 20 m es del tamaño de una choza; La antena DD es cuatro veces más pequeña. Y eso ya vale la pena el experimento.
¿Qué decir al final de la serie?
Un total de seis artículos de nuestra serie estuvieron dedicados a antenas direccionales simples para bandas KV. Las principales razones y nuestros argumentos internos por los que dedicamos tiempo, energía y trabajo, relacionados con la concentración, la verificación de información esencial y finalmente con la escritura para los interesados y lectores, se basan en dos afirmaciones básicas:
1. Incluso la antena direccional más simple, especialmente si es giratoria y está colocada a una altura adecuada, abre nuevos horizontes para la operación de aficionados y lleva la estación a una categoría técnica y operativa completamente diferente. Pone a disposición un área del mundo de la comunicación, a menudo inaccesible cuando se utilizan antenas improvisadas o manipuladas de otro modo, especialmente "cables largos cortados de algún modo", ofrece experiencias y conexiones con estaciones hasta ahora desconocidas que de otro modo no habrían ocurrido.
2. Sistemas de antenas direccionales complicados, pesados, grandes, optimizados y fabricados profesionalmente que requieren mástiles enormes, rotadores enormes, una gran extensión de terreno, inspección y mantenimiento intensivos, seguros (recuerde las tormentas de este año), etc. También pueden tener muy buenos parámetros eléctricos y de comunicación cuando se colocan adecuadamente; pero también suelen tener un precio adecuado. Sin embargo, aquellos que no tienen las posibilidades mencionadas o que se sienten satisfechos equipándose con una antena direccional de fabricación propia tienen las condiciones para ascender en el ranking de estaciones. Los sistemas direccionales modernos de dos elementos, especialmente en diseños con dimensiones adecuadamente reducidas, ofrecen ricas e interesantes posibilidades para esto, especialmente hoy en día, cuando ya no es un gran problema jugar con modelos de computadora o medir parámetros eléctricos relativamente delicados con analizadores de antena disponibles en el mercado. No se pretendía rechazar las antenas de hilo. Para LBDXing, son difíciles de superar cuando se colocan a una altura suficiente. Presentan lóbulos de radiación que pueden iluminar la Tierra desde BY hasta KW6 mejor que el haz DD. Pero eso sería algo completamente diferente.
Al final, tal vez sólo un modesto deseo: Está claro que hay operadores dotados de amplios conocimientos, rica experiencia y ricas posibilidades de realización o utilización de sistemas de antenas de alto rendimiento. Para ti la información de la serie no fue muy interesante. Pero también hay muchos otros para quienes las piezas individuales podrían ser una fuente de inspiración, ofrecer temas para buscar la información necesaria y alentar la determinación de hacer algo para mejorar sus equipos para que puedan utilizarse mejor en las bandas de aficionados. Cree que la tranquilidad sobre los problemas resueltos realmente vale todo el esfuerzo. Deseamos a todos mucha suerte, éxito y satisfacción.
Literatura
[47] www.cebik.com/FDIM, Dayton 2002
]48] Jan Bocek, Jiří Škácha, Antenas direccionales mágicas de dos elementos para KV – 3, RA 3/2002
[49] Jan Bocek, Jiří Škácha, Antenas direccionales mágicas de dos elementos para KV – 4, RA 3/2002
[50] http://www.cebik.com
[51] Peter Dodd, G3LDO, Antenas Wire Beam y la evolución del G3LDO Double-D, RadCom, 6/7 – 1980
[52] Peter Dodd, G3LDO, Mayor evolución de la antena G3LDO Doble-D, RadCom, 4/1990
[53] Peter Dodd, G3LDO, Guía para experimentadores de antenas, RSGB 1991,1996
[54] Peter Dodd, G3LDO, Antenas de patio trasero, RSGB 2000, 2002
[55] Peter Dodd, G3LDO, Revisión de la antena mini-beam MQ2, Practical Wireless, 8/1999