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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Tres antenas de HF. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / antenas de alta frecuencia GP EN BANDAS DE BAJA FRECUENCIA David Reid (PA40HBB/G80BZF) propuso un diseño interesante de un GP acortado para las bandas de aficionados de 3 y 0 metros. Una descripción detallada de la antena y los resultados de los experimentos realizados por el autor que llevaron a su creación están disponibles en su “página de inicio”. . Con el amable consentimiento del autor, publicamos una descripción abreviada de su antena. Hay que tener en cuenta que RAZNVV ha solicitado una patente para este diseño, por lo que no puede utilizarse con fines comerciales sin el consentimiento del autor. Esto, sin embargo, no impone restricciones a la repetición de esta antena por parte de los operadores de onda corta para su uso en sus estaciones de radioaficionados. Inicialmente, la antena RAZNVV se desarrolló como un GP acortado para un alcance de 40 metros. Posteriormente resultó que se puede adaptar para funcionar en el rango de 80 metros (sin cambiar el tamaño del emisor principal y sin degradar las características de la antena en el rango de 40 metros). Esta antena se muestra esquemáticamente en la Fig. 1 (dimensiones - en cm). Consta de un emisor principal (1), dos “cargas lineales” (2 y 3 - para los rangos de 40 y 80 metros, respectivamente) y una carga capacitiva (4).
El emisor principal se ensambla a partir de cuatro secciones de tubos de duraluminio, cada uno de 2 m de largo. Para asegurar su unión sin elementos adicionales (casquillos) se utilizaron tramos de tubería de diferentes diámetros (30, 26, 22 y 18 mm, espesor de pared 2 mm), que se insertaron firmemente entre sí hasta una profundidad de 88 mm. La altura resultante del emisor principal es de 773.6 cm, en la parte inferior debe quedar aislado del “suelo”. Como aislante de soporte se utilizó un trozo de tubería de agua de plástico de diámetro adecuado. La fijación fiable de los puntos de conexión de los elementos individuales del radiador se garantiza mediante abrazaderas. El diseño de la carga capacitiva se muestra en la Fig. 2. Consta de cuatro tiras de duraluminio (2) de 100 cm de largo, 6 mm de ancho y 1 mm de espesor. Uno de los extremos de cada tira se dobla en un ángulo de 90* hasta una longitud de 50 mm (sujetándolo en un tornillo de banco y calentando la curvatura con un quemador de gas). Mediante una abrazadera de sujeción (3) se fijan al emisor principal formando una “cruz” horizontal. Para aumentar la estabilidad mecánica de la "cruz", la estructura se puede reforzar instalando un disco con un diámetro de 150 mm en el centro.
El propósito de la carga capacitiva es reducir el factor de calidad del emisor (es decir, ampliar el ancho de banda de la antena) y aumentar su impedancia de entrada para una mejor adaptación con el alimentador de 50 ohmios. Por lo tanto, la versión de la antena sin carga capacitiva en el rango de 80 metros tenía un ancho de banda de solo 180 kHz (en términos de ROE, no más de 2), y la versión con dicha carga, más de 300 kHz. Para llevar la longitud total del emisor a dimensiones que aseguren la resonancia en las bandas de aficionados correspondientes, se utiliza en la antena la llamada "carga lineal". Este término significa que para reducir las dimensiones físicas de la antena, en lugar de un elemento agrupado (inductor), se utiliza un cambio en la geometría del emisor. Con una “carga lineal”, parte de su pala se dobla y recorre la parte principal del emisor a corta distancia. En general, se acepta que el acortamiento de la antena por "carga lineal" se puede aumentar hasta un 40% sin un deterioro notable de sus parámetros. La ventaja obvia de este método en comparación con el uso de un inductor es la simplicidad del diseño y la ausencia de pérdidas óhmicas notables. Algunas empresas utilizan el método de “carga lineal” en el diseño de antenas direccionales, y GAP también produce antenas verticales con “carga lineal”. La longitud total de la "carga de línea" para GP se calcula de forma sencilla: la longitud total de la estructura de la antena (radiador principal más "carga de línea") debe ser igual a un cuarto de la longitud de onda de la banda correspondiente. Con una longitud del radiador principal de 773,6 cm, las longitudes de los conductores incluidos en la “carga lineal” de la antena tendrían que ser de 290,2 cm (alcance 40 metros) y 1309,7 cm (alcance 80 metros). Debido a la presencia de una carga capacitiva en el emisor principal en este diseño, deben ser ligeramente menores que los valores indicados. Este acortamiento no se puede calcular fácilmente y, en la práctica, es más fácil seleccionar los elementos de "carga lineal" tomándolos inicialmente con un pequeño margen y acortándolos gradualmente hasta que la antena esté sintonizada a la frecuencia de funcionamiento. Esto no es difícil de hacer, ya que las operaciones se realizan en la base de la antena. En la versión del autor, la longitud final de los cables de "carga lineal" fue de 279 cm (ROE mínima a una frecuencia de 7050 kHz) y 1083,2 cm (ROE mínima a una frecuencia de 3600 kHz). Para realizar la “carga lineal”, el autor utilizó alambre de cobre aislado con un diámetro de 2.5 mm. Después de cortar un trozo de cable de la longitud requerida (con cierto margen de ajuste), se dobla formando un bucle que se asemeja a una línea de dos hilos cerrada en la parte superior por un conductor en forma de anillo incompleto (ver Fig. 1). ). Para unir “cargas lineales” al emisor principal (1 en la Fig. 3), se fabrican espaciadores dieléctricos (2). Estos espaciadores se fijan con un tornillo (5) directamente al emisor principal. Cables (3). formando una “carga lineal”, se pasan a través de los orificios de los espaciadores y, al finalizar el ajuste, se fijan con cola epoxi (4). La longitud de los espaciadores es de 50 mm (alcance de 40 metros, 5 unidades) y 120 mm (alcance de 80 metros, 13 unidades). Están distribuidos uniformemente a lo largo del bucle para garantizar su fijación mecánica fiable. Para fijar los anillos de bucle, se hace un espaciador de 120 mm de largo (alcance de 40 metros) y un espaciador de 320 mm de largo (alcance de 80 metros). Las "cargas lineales" están ubicadas en lados opuestos del emisor principal.
La distancia entre los conductores de “línea” (dimensión A en la Fig. 3) para un alcance de 40 metros debe ser de 40 mm. y para 80 metros -100 mm. El diámetro del anillo de “carga lineal” para el rango de 40 metros es de 100 mm y para el rango de 80 metros es de 300 mm. Un extremo del bucle de cada "carga lineal" está conectado al extremo inferior del radiador principal y los extremos libres restantes están conectados a los alimentadores. La antena se alimenta con cables coaxiales separados o con un cable conectado mediante contactos de relé de alta frecuencia a "cargas lineales". El intento de conectarlos simultáneamente a un cable no tuvo éxito. En el rango de 40 metros, las características de la antena no cambiaron, pero en el rango de 80 metros simplemente dejó de funcionar. Las dimensiones de los elementos de antena elegidos por el autor, cuando se alimentan a través de un cable coaxial con una impedancia característica de 50 ohmios, aseguraron una ROE de no más de 1,5 en todo el rango de 40 metros con un mínimo de ROE = 1,1 en una frecuencia de 7050kHz. En el rango de 80 metros, la antena estaba sintonizada a una ROE mínima (aproximadamente 1.2) a una frecuencia de 3600 kHz. Al mismo tiempo, en la banda de frecuencia 3500...3800 kHz, la ROE no superó 2 (1,5 a una frecuencia de 3500 kHz; 1,6 a una frecuencia de 3700 kHz y 2 a una frecuencia de 3800 kHz). Estos datos se obtuvieron con un contrapeso en forma de malla utilizado para gallineros con una superficie de 50 metros cuadrados. metro. Una comparación directa de una antena acortada con un emisor de tamaño completo en el rango de 40 metros mostró (según las evaluaciones de los corresponsales sobre la intensidad de la señal y la recepción de la estación) que son casi idénticos. A 80 metros, el acortamiento de la antena ya supera el 60%. por tanto, no es necesario hablar de su altísima eficiencia. Sin embargo, también permite comunicaciones DX en esta banda. El autor también probó la antena con cuatro contrapesos de alambre de 20 m de largo, "cargados linealmente" de esta manera. "encajar"1 en un cuadrado de 10x10 m. Al mismo tiempo, la ROE dentro de los rangos de 40 y 80 metros aumentó ligeramente. Como era de esperar, al comparar directamente dos opciones de contrapeso, la eficiencia de la antena con contrapesos de alambre fue un poco peor, pero aún suficiente para realizar conexiones DX en las bandas de 40 y 80 metros. DOS ANTENAS TODO ONDA Las antenas que proporcionan operación de radio en varias bandas de aficionados mediante la introducción de resistencias en ellas siguen siendo populares entre los operadores de onda corta a pesar del inconveniente obvio: la eficiencia reducida. Hay varias razones para esta popularidad. En primer lugar, estas antenas suelen tener un diseño muy simple: un marco de una forma u otra, en el que se incluye una resistencia. En segundo lugar, debido a su banda ancha, ellos. Como regla general, no requieren configuración, lo que acelera y simplifica significativamente el logro del resultado final: una antena con la que se puede operar en el aire en varias bandas. En cuanto a las pérdidas de potencia en la resistencia, ésta llega al 50%. Por un lado, las pérdidas parecen ser grandes, pero por otro lado, un radioaficionado (especialmente en condiciones urbanas) puede no tener la oportunidad de instalar una antena multibanda más eficiente. Además, es precisamente en este orden de magnitud que pueden producirse pérdidas no evidentes incluso en un sistema de antena de banda única. Un ejemplo sorprendente son las pérdidas en una mala “tierra” para antenas tipo GP (ver, por ejemplo, la nota “Cuántos contrapesos se necesitan” en “Radio”, 1999, No. 10, p. 59). Es difícil medir estas pérdidas, por lo que simplemente prefieren no recordarlas. Una versión clásica de la antena inclinada de banda ancha T2FD con resistencia en un marco, que requiere la instalación de dos mástiles de 10 y 2 m de altura y opera en la banda de frecuencia 7...35 MHz. descrito muchas veces en la literatura. En el artículo "Another all-wave" (HF Journal, 10. No. 30, págs. 1996, 3). Finalmente ha aparecido una versión vertical de esta antena. Fue propuesto por L. Novates (EA2CL) en el artículo "Otra vez con la antena T2FD" ("URE". 1998. p. 31,32). Con una altura total de unos 7.5 m (ver Fig. 4), esta antena permite el funcionamiento en la banda de 14...30 MHz, es decir, en las cinco bandas de alta frecuencia HF. El emisor (vibrador de bucle dividido) está formado por dos mitades idénticas (1 y 2). Están hechos de tubos de duraluminio con un diámetro de 25 mm y un espesor de pared de 1 mm. Las secciones individuales de tuberías que forman el emisor están conectadas entre sí mediante casquillos de duraluminio (no se muestran en la Fig. 4). Sobre un mástil de madera exento (3) de 4.5 m de altura, el emisor se fija con travesaños: dos para la mitad superior del emisor y dos o tres para la mitad inferior.
La resistencia de carga R1 debe tener una disipación de potencia que sea aproximadamente un tercio de la potencia de salida del transmisor. Mostrado en la Fig. El valor 4 de esta resistencia proporciona una impedancia de entrada de antena de 300 Ohmios, por lo que para alimentarla a través de un cable coaxial con una impedancia característica de 75 Ohmios, se requiere un transformador balun de banda ancha con una relación de transformación de 1:4. Si utiliza un cable con una impedancia característica de 50 Ohmios. entonces la relación de transformación debería ser 1:6. Cuando se utiliza una resistencia de 500 ohmios, la impedancia de entrada de la antena será de aproximadamente 450 ohmios. por lo tanto, para alimentarlo con un cable coaxial con una impedancia característica de 50 Ohmios, se requiere un transformador balun con una relación de transformación de 1:9. En el artículo mencionado anteriormente sobre la antena horizontal T2FD se ofrece una opción de diseño para dicho transformador. El transformador de equilibrio está conectado a los puntos XX. La única dificultad técnica menor en la fabricación de la antena EA2CL es la instalación del cable de alimentación. Para reducir las interferencias en su trenza, el cable debe estar perpendicular a la tela de la antena a lo largo de varios metros de longitud. Además, dado que en la práctica no es realista reducir estas interferencias a cero, es necesario crear una bobina de choque para corrientes de alta frecuencia en el cable (en la parte donde discurre verticalmente). La solución más sencilla es un pequeño hueco formado por varias vueltas del cable de alimentación. Cabe señalar que las antenas del tipo T2FD funcionan bastante bien en el rango VHF y, además, suelen tener una buena ROE en frecuencias por debajo del corte. Sin embargo, debido al pequeño tamaño del emisor, su eficiencia en este caso naturalmente se deteriora. Esto último, sin embargo, no excluye la posibilidad de utilizar dicha antena para comunicaciones de corto alcance. Algunas empresas también producen antenas con resistencia de carga. Así, Barker & Williamson produce la antena AC-1.8-30, que funciona en la banda de frecuencia 1,8...30 MHz y, en principio, puede instalarse en el tejado de un edificio residencial (no en un tipo torre). Para instalar una antena de este tipo (Fig. 5), solo se requiere un mástil no metálico con una altura de (1) 10,7 m En la literatura de radioaficionados (Pat Hawker, "Technical Topics", "Radio Communication", 1996, junio .p.71, 72) hay un debate al respecto. cómo llamarlo: ya sea “Medio Rómbico Vertical” (VHR) o “Pirámide Cargada”. A este debate se puede añadir que la antena también se parece a un T2FD muy deformado. En cualquier caso, funciona bien, pero cómo llamarlo es una cuestión secundaria.
Además del mástil (1), para instalar la antena se necesitan dos soportes más (2) de 0.9 m de altura, la antena se alimenta a través de un cable coaxial (10) y un transformador balun de banda ancha (3) con un relación de transformación de 1:9. La parte radiante de la antena son conductores que forman un medio diamante (4 y 5). La resistencia de carga (6) tiene una resistencia de 450 Ohmios. Los requisitos de disipación de potencia son los mismos que para la antena T2FD. Los conductores que cierran el marco (7, 8 y 9) forman un contrapeso para el medio diamante. La altura de la suspensión conductora (9) por encima de la superficie es de sólo 5 cm, hay que tener en cuenta que con esta altura de suspensión los postes (2) aparentemente pueden tener una altura notablemente menor. Para todos los conductores se utiliza alambre de cobre con un diámetro de 2 mm. No hace falta decir que la resistencia de carga y el transformador de adaptación del balun deben estar protegidos de manera confiable contra la exposición a la humedad atmosférica. Esto se aplica tanto a las antenas T2FD como a VHR. Usando las ideas detrás de la antena VHR. Aparentemente es posible crear un dispositivo muy compacto para una banda de frecuencia operativa más estrecha (por ejemplo, 3.5...30 MHz o 7...30 MHz) y, en consecuencia, un número menor de bandas de aficionados.
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