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Para el trabajo en
móvil o espacios reducidos en las bandas de 160 metros a 10 metros se usa
la antena vertical de varilla. Dado que las varillas muy largas presentan
dificultades mecánicas, el largo se limita casi siempre al que se necesita
para hacer resonar la varilla como antena de un cuarto de onda en 10
metros, no es conveniente que esta sea superior a 0,6 de un largo de onda.
El largo de la varilla es, aproximadamente de 2,6 metros, 1/4 de longitud
de onda para 28 MHz (10 metros).
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|
Con la varilla ajustada para resonar en la
banda de 10 metros, la impedancia en el punto de alimentación, aparecerá
como una resistencia pura a la frecuencia de resonancia. Esta resistencia
estará compuesta casi enteramente por la resistencia de radiación y el
rendimiento será alto. En cambio, para frecuencias menores que la de
resonancia, la antena ofrecerá una reactancia capacitiva creciente y una
resistencia de radiación decreciente al disminuir la frecuencia. |
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El circuito
equivalente en las frecuencias inferiores a la de resonancia, la antena de
varilla ofrece una reactancia capacitiva (Ca) junto con cierta
resistencia en serie (Rr) la resistencia de radiación.
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Cálculo de la
capacidad de la varilla |
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Donde: |
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Ca =
Capacidad de la antena en pF
L= Longitud
de la antena en Pie
D = Diámetro
de la antena en pulgadas
f =
Frecuencia de operación en MHz
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| Diámetro en milímetros |
Capacidad en pF |
Longitud en metros |
| 3,175 |
17 |
1,83 |
| 3,175 |
38 |
4,5 |
| 6,35 |
19 |
1,83 |
| 6,35 |
42 |
4,5 |
| 12,7 |
23 |
1,83 |
| 12,7 |
47 |
4,5 |
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Nótese que para
valores de diámetro y longitud mayor, se produce un aumento considerable
de la capacidad que presenta la varilla con la consiguiente reducción en
la inductancia de la bobina para la condición de resonancia.
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Para una varilla de
2,45 metros, la reactancia del capacitor Ca puede variar desde unos 150
Ohm a 21 MHz hasta unos 8000 Ohm a 1,8 MHz, mientras que Rr varía desde
unos 15 Ohm hasta 0,1 Ohm respectivamente. Puesto que la resistencia es
baja, para que se disipe una potencia considerable como radiación, debe
circular por el circuito una corriente considerable. Si la reactancia
serie del circuito es elevada, no será fácil obtener la corriente
necesaria.
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|
Se puede calcular con suficiente
aproximación la Resistencia de radiación de una varilla de una longitud de
10% de longitud de onda: |
| Donde: |
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l= Longitud
de la antena en pulgadas
f=
frecuencia en MHz |
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|
Eliminando la reactancia capacitiva |
La reactancia
capacitiva se cancela conectando una reactancia inductiva equivalente (Lc)
en serie con la antena y esta capacidad de manera que el circuito entre en
resonancia. Todas las bobinas tienen resistencia (Rc), estará inserta en
serie en el circuito equivalente.
Aunque una bobina
grande puede radiar cierta energía, aumentando así la Rr, ésta resistencia
de radiación que se agrega por efecto de la bobina, es en general
despreciable comparada con la pérdida que introduce la resistencia de la
bobina, pero que no podemos dejar prescindir pues es la que hace posible
transferir energía a la antena.
|
Pérdida en la
conexión de tierra
|
Otro elemento del
circuito capaz de disipar potencia es la resistencia de pérdida por
tierra (Rg). Fundamentalmente, ésta está relacionada con la naturaleza del
terreno en el área en que se halla la antena. Es poca la información que
se dispone acerca de los valores que toma Rg en la práctica, algunas
mediciones que puedan hacerse pueden alcanzar valores de hasta 10 Ohm ó 12
Ohm en la banda de 80 metros. En frecuencias aún más bajas, ésta
resistencia puede llegar a constituir la mayor parte de la resistencia
total del circuito.
Suponiendo que Ca es
un capacitor sin pérdidas la potencia de salida del transmisor se
distribuye entre Rc, Rg y Rr. Sólo la potencia disipada en Rr es radiada
mientras que la potencia desarrollada en Rc y Rg se disipa como calor.
|
Bobina de carga
|
Los valores de
capacidad de la varilla que es usada como antena permite determinar el
valor de inductancia necesaria para que ésta entre en resonancia, los
datos que presentamos en la tabla correspondiente son aproximados, pero
que servirán como punto de partida para el trabajo experimental que debe
realizarse.
Para disminuir al
mínimo las pérdidas de la bobina de carga, ésta debe tener un alto Q
(relación reactancia resistencia). Una bobina de carga para la banda de 80
metros hecha con alambre fino y sobre una forma sólida de poco diámetro,
poca calidad y encerrada en un protector metálico, puede tener un Q no
mayor de 50, con una Rc mayor a 50 Ohm. Para conseguir bobinas de alto Q,
del orden de 300 con una Rc de 12 Ohm, es necesario construirla con
alambre grueso, al aire, vueltas espaciadas, un diámetro no inferior a la
mitad de su largo y un mínimo de metal en su campo. Este aumento
significativo del Q de la bobina que puede conseguirse se ve reflejado en
un aumento de la energía irradiada del orden de 5 dB equivalente a
aumentar 3 o más veces la potencia del transmisor.
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Ajuste de la antena
Especialmente en las
frecuencias más bajas, donde la resistencia equivalente es muy baja
comparada con la reactancia de la bobina, la antena representa un circuito
de muy alto Q, el que necesita ser resintonizado aún con pequeños cambios
de la frecuencia. Uno de los métodos ideados para evitar este
inconveniente a expensas del rendimiento de la antena es precisamente la
bobina de carga de bajo Q. Un método simple y eficiente es disponer de una
inductancia adaptadora (La) en serie con la antena en su base conectada a
tierra, en la que se conectará el cable coaxial a la derivación adecuada.
Para trabajar en las
bandas de 80 metros a 10 metros la varilla debe hacerse resonar primero a
la frecuencia más alta con la bobina adaptadora en el circuito, sin bobina
de carga, la línea de transmisión desconectada y usando para ello un
medidor de absorción acoplado a la bobina adaptadora.
Se conecta la línea
de transmisión y se variará la posición de la derivación hasta conseguir
la carga adecuada, usando en el extremo del transmisor un eslabón cuya
reactancia sea aproximadamente de 52 Ohm a la frecuencia de trabajo y que
esté estrechamente acoplado al circuito tanque de salida. Luego de haber
hallado la posición correcta de la derivación, suele ser necesario
reajustar ligeramente el largo de la varilla de antena para lograr
nuevamente la resonancia. Esto puede verificarse mediante un medidor de
intensidad de campo ubicado a algunos metros de la antena.
Para cada una de las
otras bandas se seguirá el mismo procedimiento, buscando primero la
resonancia con el medidor de absorción acoplado a la bobina adaptadora y
modificando la bobina de carga ahora inserta en la antena.
Una vez determinada
la posición de la derivación, la bobina adaptadora puede reducirse, si se
desea, a sólo la posición comprendida entre la derivación y masa. De
procederse así, será necesario volver a ajustar a resonancia mediante el
ajuste de la bobina de carga.
Si se desea una línea
completamente plana, deberá usarse un indicador de r.o.e. durante el
ajuste de la bobina de carga.
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| Dimensiones aproximadas para las bobinas de carga |
Capacidad aproximada en pF de la antena vertical |
| Inductancia en uHy |
Vueltas |
Diam Al. en mm |
Diam. Bob. mm |
Largo Bob. mm |
| Carga en la Base |
| 700 |
190 |
0,644 |
76,2 |
254 |
Longitud en Cm |
Diámetro de la varilla |
| 345 |
135 |
1,024 |
76,2 |
254 |
3,2 mm |
6,3 mm |
12,5 mm |
| 150 |
100 |
1,291 |
63,5 |
254 |
180 |
17 |
20 |
23 |
| 77 |
75 |
1,628 |
63,5 |
254 |
270 |
25 |
27 |
30 |
| 77 |
29 |
2,053 |
127 |
108 |
360 |
31 |
35 |
40 |
| 40 |
28 |
1,291 |
63,5 |
50,8 |
450 |
39 |
42 |
48 |
| 40 |
34 |
2,053 |
63,5 |
108 |
Carga al Centro |
| 20 |
17 |
1,291 |
63,5 |
31,7 |
Longitud en Cm |
Diámetro de la varilla |
| 20 |
22 |
2,053 |
63,5 |
69,8 |
3,2 mm |
6,3 mm |
12,5 mm |
| 8,6 |
16 |
1,628 |
50,8 |
50,8 |
180 |
8.5 |
10 |
11.5 |
| 8,6 |
15 |
2,053 |
63,5 |
76,2 |
270 |
12.5 |
13.5 |
15 |
| 4,5 |
10 |
1,628 |
50,8 |
31,7 |
360 |
15.5 |
17.5 |
20 |
| 4,5 |
12 |
2,053 |
63,5 |
101,6 |
450 |
19.5 |
21 |
24 |
| 2,5 |
8 |
2,053 |
50,8 |
50,8 |
|
|
|
|
| 2,5 |
8 |
4,115 |
60,3 |
114 |
|
|
|
|
| 1,25 |
6 |
2,053 |
44,4 |
50,8 |
|
|
|
|
| 1,25 |
6 |
4,115 |
60,3 |
114 |
|
|
|
|
| Valores aproximados para varillas de 2,45 metros |
|
|
| Carga en la Base |
|
|
| F. en KHz |
Lc en uHy |
Rc (Q50) Ohm |
Rc (Q300) Ohm |
Rr Ohm |
Ra Ohm |
La en uHy |
|
|
| |
|
| 1800 |
345 |
77 |
13 |
0.1 |
23 |
3 |
|
|
| 3750 |
77 |
37 |
6.1 |
0.35 |
16 |
1.2 |
|
|
| 7200 |
20 |
18 |
3 |
1.35 |
15 |
0.6 |
|
|
| 14200 |
4.5 |
7.7 |
1.3 |
5.7 |
12 |
0.28 |
|
|
| 21250 |
1.25 |
3.4 |
0.5 |
14.8 |
16 |
0.28 |
|
|
| 29000 |
|
|
|
|
36 |
0.23 |
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
| Carga al Centro |
|
|
| F. en KHz |
Lc en uHy |
Rc (Q50) Ohm |
Rc (Q300) Ohm |
Rr Ohm |
Ra Ohm |
La en uHy |
|
|
| |
|
| 1800 |
700 |
158 |
23 |
0.2 |
34 |
3.7 |
|
|
| 3750 |
150 |
72 |
12 |
0.8 |
22 |
1.4 |
|
|
| 7200 |
40 |
36 |
6 |
3 |
19 |
0.7 |
|
|
| 14200 |
8.6 |
15 |
2.5 |
11 |
19 |
0.35 |
|
|
| 21250 |
2.5 |
6.6 |
1.1 |
27 |
29 |
0.29 |
|
|
| Referencias |
|
|
| F |
Frecuencia |
|
|
| Lc |
Inductancia de la bobina de carga |
|
|
| Rc |
Resistencia de la bobina de carga |
|
|
| Rr |
Resistencia de radiación |
|
|
| Ra |
Resistencia en el punto de alimentación (Para Lc Q=300) |
|
|
| La |
Inductancia de la bobina adaptadora (Para Lc Q=300) |
|
|
|
| |
Breve reseña del ancho de banda de
la antena en función del Q de la bobina
Mayor Q
| Banda |
Ancho de banda
aproximado
R.O.E 2:1 o mejor
|
|
10 Metros |
150-250 kHz |
|
12 Metros |
90-120 kHz |
|
15 Metros |
100-150 kHz |
|
17 Metros |
120-150 kHz |
|
20 Metros |
80-100 kHz |
|
30 Metros |
50-60 kHz |
|
40 Metros |
40-50 kHz |
|
80 Metros |
25-30 KHz |
Menor Q
| Banda |
Ancho de banda
aproximado
R.O.E 2:1 o mejor
|
|
10 Metros |
250-400 kHz |
|
15 Metros |
150-200 kHz |
|
20 Metros |
100-150 kHz |
|
40 Metros |
50-80 kHz |
|
80 Metros |
50-80 kHz |
|
|
|
Instalación
(aporte lu3bae)
|
| |
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|
Largo de la varilla: fibra 1,83 metros +
Mastil 1 m = 2,83 m
Frecuencia de operación: 3.5 MHz a 3.75 MHz
r.o.e. para cualquier frecuencia ajustado
el capacitor variable: 1:1
Capacidad de ajuste aproximado: 370 pF a
400 pF
Impedancia de
carga de la varilla en su base estimada
en el intervalo de
frecuencias de 3,5 MHz a 3,75 MHz:
(1,6599 Ohm –j1.555KOhm) a (1,3556 Ohm –j1.68 KOhm) |
|
|
El
criterio constructivo de la bobina queda a decisión del radioaficionado, o
construye una única bobina, o cada una de las dos secciones por separado.
El brazo de menor inductancia se coloca del lado del transmisor y el de
mayor inductancia hacia la antena varillera. En nuestro caso particular se
construyó una única bobina colocando el capacitor en derivación a la
espira nº 24.
La
medición de r.o.e. se realizó insertando un instrumento entre el generador
y el acoplador, el cual resultó redundante ya que colocando un aro de
Hertz de dos (2) espiras y un foquito de 3,8 Volt, 0,3 Amper, sobre la
bobina de cualquier extremo del acoplador el máximo brillo es coincidente
con la indicación de r.o.e. 1:1 en el instrumento. |
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Características de la bobina
Largo: 88 mm
Diámetro: 55 mm
Diámetro del alambre:
Esmaltado de
1 mm
Cantidad de vueltas: 70
Inductancia: 134.25 uHy
Factor de forma: 1,55
Largo del alambre: 12,3 m
Resistencia del alambre:
266,55 mOhm
Núcleo: aire
Separación entre espiras: Aproximadamente 0,2 mm
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| |
Primera Sección
Largo: 28 mm
Diámetro 55 mm
Diámetro del alambre:
Esmaltado de
1 mm
Cantidad de vueltas: 24
Inductancia: 33.45 uHy
Factor de forma: 0,55
Largo del alambre: 4,3 m
Resistencia del alambre:
93,3 mOhm
Núcleo: aire
Separación entre espiras: Aproximadamente 0,2 mm |
| |
Segunda Sección
Largo: 60 mm
Diámetro: 55 mm
Diámetro del alambre:
Esmaltado de
1 mm
Cantidad de vueltas: 46
Inductancia: 76.8 uHy
Factor de forma: 1
Largo del alambre: 7,9 m
Resistencia del alambre:
171,35 mOhm
Núcleo: aire
Separación entre espiras: Aproximadamente 0,2 mm |
| |
|
