hexbeam es una antena direccional de cable que combina los principios de yagi a Moxon antény. Verziu G3TXQ, producido por Anthony MW0JZE desde 2009.Actualmente, muchos radioaficionados utilizan esta antena como alternativa a las clásicas Yagi multibanda o quad en terrenos donde no hay espacio para una estructura de mayor tamaño. El artículo describe su principio de funcionamiento, estructura mecánica, historia de su creación, la incorporación de la banda de 40 m, la solución del balun y la experiencia práctica en la construcción de una antena similar en condiciones domésticas.
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Ventajas de la antena hexbeam
La principal ventaja de la antena hexbeam reside en la combinación de ganancia direccional y tamaño reducido. Este diseño alcanza una ganancia de aproximadamente 5 a 6 dBi y una relación frontal-posterior de hasta 20 dB, lo que la sitúa en parámetros similares a los de una antena Yagi de dos elementos. Con seis brazos paralelos, se pueden colocar hasta seis bandas independientes en una única columna central, funcionando cada banda como una antena de dos elementos independiente, sin bobinas ni filtros de paso de banda, es decir, sin las pérdidas que estos elementos suelen provocar.
La principal ventaja práctica sobre una antena Yagi clásica reside en su tamaño. La antena hexbeam de seis bandas G3TXQ tiene un radio de giro de tan solo 3,25 m, mientras que una antena Yagi de dos elementos comparable para la banda de 20 m requiere una envergadura de 10,75 m y un radio de giro de 5,75 m. Esto permite que la antena hexbeam se adapte a un jardín convencional y pueda girarse incluso con un rotor menos potente.
El diseño original de la antena hexbeam de la década de 1990 tenía características de banda estrecha y requería ajuste. La versión G3TXQ, en cambio, está diseñada para ser de banda ancha; cuando se ensambla correctamente, no requiere un acoplador de antena y la ROE se mantiene baja en todo el rango de las bandas individuales.
Características de la antena Hexbeam
La Hexbeam G3TXQ es una antena Yagi de dos elementos de tamaño completo con elementos de alambre curvado. El elemento activo tiene forma de M visto desde arriba, mientras que el reflector tiene forma de U. La antena se puede configurar como monobanda o multibanda sin una degradación significativa del rendimiento, ya que las bandas individuales prácticamente no se afectan entre sí: desconectar o modificar un elemento casi no afecta a las demás bandas.
El ancho total de la antena de seis bandas es de 6,5 m, y la altura desde la placa base hasta la parte superior de la columna central es de 107 cm. El peso de la versión actual con inserciones más gruesas, según datos de 2014, es de 12 kg, mientras que la versión anterior con inserciones más delgadas pesaba 9,5 kg.
El fabricante indica que la antena ha sido probada en el Reino Unido hasta 400 W, y que algunos usuarios la utilizan habitualmente en SSB hasta 2 kW y en CW y modos digitales hasta 1 kW. Se ha comprobado su resistencia mecánica con vientos de hasta 120 km/h (75 mph), pero este valor solo es válido si el mástil de soporte puede soportar la misma carga.
| Banda | Ganancia direccional (dBd) | Relación adelante-atrás (dB) |
|---|---|---|
| 20 metros | 3.8 | 22 |
| 17 metros | 3.2 | 19 |
| 15 metros | 3.5 | 16 |
| 12 metros | 3.0 | 13 |
| 10 metros | 3.6 | 16 |
| 6 metros | 2.7 | 11 |
Los valores indicados fueron publicados por el fabricante para la versión HD de seis bandas de la antena hexbeam G3TXQ; la ganancia se da en dBd, para convertirla a dBi es necesario sumar 2,15 dB.
Historia de la antena hexbeam
El concepto de antena hexbeam fue diseñado originalmente por Mike Traffie, N1HXA, quien publicó su diseño en Communications Quarterly en 1996. Este diseño original, ahora conocido como el diseño "clásico", tenía un radio de giro de aproximadamente 2,9 m y cubría las bandas de 20, 17, 15, 12 y 10 m.
El radioaficionado británico Steve Hunt, G3TXQ, examinó detenidamente el diseño original, observando discrepancias en las cifras de ganancia, ancho de banda y relación adelante-atrás proporcionadas por diversos constructores. Publicó los resultados de su modificación en la revista en línea AntennaX a finales de 2007 bajo el título "Broadband Hexbeam", y a partir de 2008 esta versión de banda ancha comenzó a popularizarse entre los constructores. Modificó las dimensiones y la forma de los elementos para que la antena funcionara en banda ancha sin necesidad de sintonización, manteniendo el elemento excitado en forma de M, mientras que el reflector adquirió una forma más semicircular. El precio de la ampliación del ancho de banda fue un aumento del radio de giro a 3,25 m.
La producción comercial de la versión de banda ancha de la G3TXQ comenzó en julio de 2009 de la mano de Anthony, MW0JZE, inicialmente a raíz de una solicitud de una antena para la actividad portátil de IOTA. La producción está dirigida por Steve Hunt, G3TXQ, y opera bajo el nombre comercial Hexbeam UK desde el 31 de marzo de 2013. Según el fabricante, hasta la fecha se han vendido más de 3000 unidades de la antena a más de 65 países.
Diseño de antena hexbeam multibanda
Pilar central
El núcleo de la estructura es la columna central coaxial de aire de diseño propio MW0JZE, fabricada desde agosto de 2012. El conductor exterior es un tubo de aluminio de 35 mm de diámetro y 3,5 mm de espesor de pared, mientras que el conductor interior es una varilla sólida colocada sobre espaciadores de nailon en el centro del tubo. La columna en sí no contiene ningún cable coaxial. La estructura está diseñada para una impedancia de 50 ohmios y es simétrica, lo que mejora el equilibrio de la alimentación y el aislamiento con respecto a otras partes de la estructura. La parte superior de la columna está sellada con un pasador de nailon para impermeabilización. El conector de alimentación es SO-239 y, bajo pedido, también se puede suministrar un conector N.
Placa base
La placa base está fabricada en chapa de aluminio T6 de 6 mm, mecanizada por CNC, con marcas grabadas para una colocación precisa de los espaciadores. Todos los pernos en U y los elementos de fijación son de acero inoxidable. La brida inferior está dimensionada para un diámetro máximo de tubo de soporte de 50 a 40 mm (métrico), o de 1 y 7/8 a 1 y 5/8 pulgadas, con un espesor de pared mínimo recomendado de 2,5 mm.
Revestimientos de fibra de vidrio
Cada uno de los seis brazos consta de tres secciones de perfil de fibra de vidrio extruida, una de las cuales mide 353 cm de largo cuando está plegada.
| Sección | Longitud | Diámetro exterior |
|---|---|---|
| 1. | 1,5 metros | 25,4 mm (1″) |
| 2. | 1,5 metros | 19 mm (3/4″) |
| 3. | 1,0 m | 12,7 mm (1/ 2″) |
Los extremos de las secciones están reforzados con manguitos de aluminio para evitar que se agrieten al doblar los puntales dándoles forma de antena. Cada brazo se fija al poste y al brazo adyacente mediante cables de tensión Mastrant P2 con una resistencia a la tracción de 95 kg, que mantienen los puntales en la curvatura correcta. Los conductores se guían sobre los puntales mediante soportes de HDPE, que el fabricante sustituyó por el diseño original, menos duradero, en la revisión de enero de 2025.
Elementos de alambre
La antena se suministra de serie en un diseño de cinco o seis bandas para un rango de 6 a 20 m. Cada elemento es una unidad independiente, por lo que añadir o quitar una banda apenas afectará a las demás. Los conductores son de hilo de cobre de siete núcleos con aislamiento de PVC, y entre el elemento activo y el reflector hay espaciadores de cuerda de poliéster.
Desde enero de 2013, todos los elementos están equipados con aislantes especialmente diseñados para evitar la formación de arcos eléctricos durante el funcionamiento prolongado a alta potencia en modos CW y de datos, normalmente durante competiciones o expediciones DX. Todas las conexiones están selladas con tubos termorretráctiles.
Según el fabricante, el montaje completo de la antena lleva aproximadamente una hora. La altura óptima sobre el suelo es superior a 10,7 m, pero la antena ofrece resultados satisfactorios a partir de unos 6 m sobre terreno libre de obstáculos cercanos, disminuyendo la ROE (Relación de Onda Estacionaria) a medida que aumenta la altura.
Expansión de la banda de 40 m
Para los propietarios de la antena hexbeam de seis bandas G3TXQ, existe un kit de extensión adicional para la banda de 40 m en forma de un elemento dipolo individual. El kit incluye seis brazos de extensión con accesorios, un brazo de extensión vertical y un adaptador. Balún para la conexión directa de una fuente de alimentación de 50 ohmios con una carga de potencia de hasta 1,5 kW y el propio elemento de cable para la banda de 40 m.
El kit sustituyó al antiguo diseño de antena hexbeam de siete bandas, que se dejó de fabricar debido a su gran complejidad y a la cantidad de trabajo que requería. El nuevo kit se puede adaptar a antenas de seis bandas ya existentes, añade solo unos pocos kilogramos de peso y su montaje lleva aproximadamente una hora.
Según el modelo del programa EZNEC, el elemento en sí alcanza una ganancia de 3,77 dBi a 40 m en espacio libre, mientras que el dipolo de referencia tiene una ganancia de 2,14 dBi en las mismas condiciones. Al montarlo a una altura de 10 m sobre el suelo, el modelo también mostró un aumento en la ganancia direccional del elemento adyacente a 15 m, de 9,12 dBi a 10,35 dBi; la relación frontal-posterior aumentó de 16,51 dB a 16,94 dB, mientras que el ancho del haz de radiación se redujo con una mejor atenuación lateral, pero con la formación de lóbulos posteriores más pronunciados.
Según el fabricante, el ancho de banda del elemento de 40 m se encuentra aproximadamente 175 kHz por debajo del límite de ROE de 2:1, lo que está dentro del rango de la mayoría de los sintonizadores de antena integrados en los transceptores modernos. El centro del rango se puede especificar al realizar el pedido según la parte de la banda preferida. El radio de giro de la antena con el kit de 40 m aumenta a 4,1 m y el kit pesa aproximadamente 3,5 kg.
balun
El Hexbeam se alimenta mediante una única línea de 50 ohmios y, según el fabricante, requiere un balun o un inductor 1:1 colocado lo más cerca posible del punto de alimentación (en la práctica, normalmente a 20 m cerca de la parte superior de la columna central) para suprimir las corrientes de modo común en la cubierta del cable coaxial.
Además de las antenas, MW0JZE también suministra su propio balun de aislamiento en línea basado en el concepto W1JR con un núcleo toroidal FT240-43. El bobinado consta de 70 cm de cable coaxial RG-303 enrollado en ocho vueltas alrededor del núcleo, todo ello alojado en una carcasa impermeable de resina de poliéster, con conectores SO-239 en ambos lados. El balun ha sido probado hasta el límite de potencia máximo válido en el Reino Unido; el núcleo FT-240 puede soportar hasta 1 kW de potencia en SSB con una ROE ideal de 1:1, pero no en modos de ciclo de trabajo completo como CW o datos.
Al elegir una solución de choque específica, el fabricante se remite a una investigación independiente realizada por Steve Hunt, G3TXQ, quien comparó la impedancia de diferentes núcleos y el número de vueltas para suprimir las corrientes de modo común. Las opciones recomendadas incluyen, por ejemplo, ocho vueltas de cable RG58, o alternativamente RG142, en un núcleo FT240-43, o seis núcleos de ferrita FB-31-1020 ensartados en un cable RG213.
Experiencia en construcción
Construí una antena Hexbeam para tres bandas en casa. A pesar de su simplicidad visual, su fabricación es laboriosa, pero no es cara en cuanto a materiales, tiene un tamaño aceptable y es funcional.
Utilicé una placa base de duraluminio. A ella se le fija un tubo de duraluminio con escuadras, que soporta los extremos de los radiadores, las conexiones coaxiales entre ellos y los ojales para sujetar los cables tensores. Es importante prestar atención a la estanqueidad de esta conexión.
Los elementos de soporte están hechos con cañas de pescar de fibra de vidrio comunes, de las cuales se utilizan las partes más gruesas. Cada unión se asegura adicionalmente con una abrazadera de manguera con una arandela de goma: una cámara de bicicleta vieja. El interior de las cañas también está relleno de espuma de poliuretano (PUR); al usar una cámara más larga, es posible rellenar toda la caña, haciéndola más resistente.
Fabricar los elementos de cable de la antena fue fácil: solo había que medirlos, engarzarlos y soldar los terminales o instalar aislantes.
La parte más difícil fue conectarlos y ajustarlos a la estructura de soporte. Lo hice en el jardín, en invierno, y no fue fácil: hay muchos sujetadores, conexiones y cables. El trabajo también requirió algo de agilidad, porque a veces hay que alcanzar el sujetador que ya está detrás de los cables tensados, y hay muchísimas conexiones.
Tras el montaje, procedí a la sintonización. En mi caso, la antena estaba ligeramente desajustada y requirió ajustes finos. Como acorté los radiadores, también tuve que mover algunos de los soportes. Sin embargo, la sintonización funcionó a la perfección, lo que demuestra el buen diseño de la antena.
En funcionamiento, la antena hexbeam se comportó exactamente como se esperaba. En comparación con la antena moxon, la ganancia fue ligeramente menor, pero la diferencia no fue grande. En cuanto a las relaciones frontal-posterior y frontal-posterior, la antena moxon fue significativamente mejor.
Tras estas experiencias, diría que la antena hexbeam es una buena opción para espacios reducidos, pero su fabricación es muy laboriosa y resulta más práctico optar por un producto terminado, cuya sintonización e implementación ya están verificadas.
Lamentablemente, me mudé unos meses después de que se terminara la antena, así que tuve que llevarme la antena conmigo.
Vídeo de la construcción de una antena hexbeam
El vídeo instructivo oficial publicado directamente en la página web del fabricante MW0JZE ofrece una idea del montaje de la antena original G3TXQ, mostrando el ensamblaje de la columna central y la placa base en la revisión actual del diseño.
Dónde comprar una antena hexbeam
El fabricante original de la versión de banda ancha del G3TXQ es una empresa británica. Hexbeams Reino UnidoDirigida por Anthony, MW0JZE, quien fabrica y vende la antena directamente desde su taller en Gales desde 2009. El sitio web www.g3txq-hexbeam.com ofrece, además de la versión básica HD de seis bandas, una versión portátil y ligera para expediciones DX, un kit adicional para la banda de 40 m, un balun independiente, una placa de inclinación para el mantenimiento de la antena y otros accesorios. El comprador original cuenta con garantía de por vida y el fabricante ofrece asistencia por correo electrónico y WhatsApp; el pago puede realizarse mediante transferencia bancaria, tarjeta o PayPal.
Para quienes estén interesados en Italia, el fabricante indica que Giorgio, IZ3KVD, que gestiona el sitio web Hamproject.it, es un distribuidor autorizado; la lista actualizada de otros distribuidores autorizados se encuentra en la sección Distribuidores del sitio web del fabricante.
Los constructores que deseen construir la antena G3TXQ por sí mismos también pueden utilizar el sitio web. hex-beam.com, ktorú vedie K4KIO (LEO Shoemaker) y que ofrece instrucciones de construcción detalladas, una lista de materiales y componentes individuales más complejos, como una columna central o una placa base, para aquellos que no quieren o no pueden fabricarlo todo ellos mismos.