Sistema Radiante Total

En el presente artículo voy a describir lo que creo que es la antena definitiva, pero es más que una antena, es un sistema radiante que hoy por hoy es total y definitivo.

Pensando en Dx en HF, aplicable a los concursos también, todos sabemos que una antena directiva tiene muchas ventajas sobre otra que sea omnidireccional, tanto por ganancia al frente, como por atenuación trasera, lateral y reducción de ruido.

De la misma manera todos sabemos que dos antenas enfasadas ofrecen casi el doble de ganancia que una sola. Lo que puede que no todos sepan es que la separación entre antenas enfadas determina la ganancia total. Normalmente más separación más ganancia.

También todos sabemos que la altura de la antena sobre el terreno, además de también afectar a la ganancia, va a determinar el ángulo del lóbulo principal de la antena, o sistema de antenas si hay varias enfasadas. Normalmente a más altura el ángulo es menor, lo que suele ser beneficioso para los Dx más lejanos. Menor altura de la antena al suelo incrementa el ángulo lo que es bueno para contactos cercanos.
Si alguien lo necesita puede leer el artículo "¿A qué altura ponemos la antena?" publicado en la revista de URE de Noviembre del 2011 o en la siguiente página; ¿A que altura poner la antena?

Todo lo anterior es la teoría, pero para llevar eso a la práctica hay que desarrollar unos sistemas mecánicos de cierta complejidad y volumen.

Cambiar una vertical por una directiva, implica el uso de rotor. Normalmente el rotor implica cambiar el mástil de la vertical por torreta para la directiva y su rotor. Cuando uno quiere enfasar dos antenas el sistema mecánico se complica aún más ya que implica dejar la antena inferior sin rotor en una dirección fija, o instalar un segundo rotor (rotor de anillo) o girar la torre completa. Esto último fue lo que inventaron en Finlandia, hacer una torreta alta, giratoria desde la base, y llenarla de antenas a voluntad. Esto, además del costo económico del sistema también requiere disponer de bastante terreno ya que la torre giratoria va arriostrada y cuánto más alta, más espacio requieren las riostras.

Estas torres giratorias permiten enfasar varias antenas, luego desde un conmutador remoto se pueden seleccionar diferentes combinaciones de enfasado, dependiendo del número de antenas enfasadas. Pero lo que este sistema no permite variar es; ni la distancia de enfasado, ni las alturas de las antenas al suelo, ya que todas ellas son posiciones fijas.

Llegados a este punto, que les parecería un sistema radiante como el siguiente;

Varias directivas enfasadas

Monobandas o multibandas

Un solo rotor

Torre giratoria

Altura de las antenas al suelo regulable

Distancia de enfasado regulable

Y lo mejor, espacio necesario mínimo, sin riostras ni nada

El sistema de este artículo se basa en una torre telescópica de 40m de altura extendida completamente, la cual descansa sobre un rotor especial que hace girar la torre completa, desde la base, tal como se ve en la Foto 1.

Este sistema de giro ocupa muy poco espacio, poco más que lo que ocupa la torre en sí, y no necesita riostras, por lo que se puede instalar en cualquier lugar por pequeño que sea, Foto 2.

Dependiendo del número de tramos de la torre se pueden instalar varias antenas. Normalmente en el último tramo de la torre se puede poner una antena y en un mástil en la puntera se puede poner otra antena un par de metros por encima de la anterior.

Luego se puede poner una antena más al comienzo de cada uno de los tramos de la torre. Por ejemplo si es de cuatro tramos, se pueden poner tres antenas en los tres tramos más bajos, más las dos que van en la punta serían cinco antenas en total. Solo es un ejemplo.

En la torre de este artículo, figura 3, hay cuatro antenas; dos monobandas LFA de 12m de boom para 28 MHz, y dos duo-bandas Optibeam OB4020 de 15m de boom para 14 y 7 MHz. En la figura 4 se pueden ver las antenas y la torre totalmente recogida.

También se podrían usar duo-bandas para 28 y 21 MHz en vez de las monobandas para 28 MHz, cubriendo de esa manera cuatro bandas (como tiene DL3KO en la foto de abajo). Igualmente se podrían usar tribandas OB804020 en vez de las duo-bandas para 14 y 7 MHz. Las configuraciones son múltiples, tan solo limitadas por el presupuesto disponible y los gustos o necesidades de cada uno.

Las monobandas para 28 MHz se pueden enfasar a separaciones desde unos 5m mínimo hasta 12m máximo. En la Figura 5 puede verse el comportamiento de esta antena a tres diferentes alturas, 21, 28 y 40m de altura.

En las figuras 8 y 9 se ve que el ángulo de salida oscila entre los 7° cuanto la antena está a 21m de altura, y los 5° cuando está a 27m de altura. Su ganancia pasa de los 17 dBi.

En la figura 10 se ve las dos antenas enfasadas a 21 y 27m de altura, 6m de separación (menos de una onda) y el ángulo de salida es de 6º pero la ganancia ya sube a más de 19 dBi !!

En la figura 11 se ven las mismas dos antenas de antes, las de 28MHz, pero a 28 y 40m de altura, separación de 12m (más de una onda). El ángulo de salida baja a los 4° !! Pero lo más sorprendente es la ganancia, +20dBi !!

Para el que no lo sepa, 20dBi es la cifra que las grandes estaciones sueñan en conseguir. En HF es ciertamente complicado. En 28 MHz aunque es HF, es la banda más alta por lo que es algo menos difícil pero aun así es muy complicado. Por ejemplo en 14 MHz suelen tener que enfasar entre cuatro y seis antenas para lograr esa cifra.

Tan elevada cifra de ganancia permite, entre otras cosas, hacer contactos por backscatter, normalmente apuntando ambas estaciones hacia la zona donde se encuentra el Sol. Permite hacer contactos EA-EA fácilmente y si la otra estación dispone de una antena medianamente buena se logran señales de hasta 59+10 estables.

Las duobandas para 14 y 7 MHz se pueden enfasar a separaciones desde 5m mínimo hasta unos 18m máximo.
En la Figura 6 y 7 puede ver el comportamiento de las antenas a 16, 27 y 38m de altura, la de 14 MHz en la figura 6 y la de 7 MHz en la Figura 7.

Además de los espaciados también se puede variar la altura respecto el terreno, por ejemplo, en 28 MHz cuando la propagación está bien, se baja la torre dejando las monobandas a 21 y 27m de altura ya que a esa altura el resultado es mejor ya que el ángulo es mayor. Durante las esporádicas de verano también suele ser mejor las antenas en esta posición más baja, ya que las esporádicas suelen ser saltos cortos que requieren ángulos altos.

Cuando la propagación está más difícil y se requiere alcanzar zonas lejanas, paso largo, etc. se extiende la torre dejando las antenas a 40 y 28m de altura ya que el ángulo de las señales baja.

Para Dx esa configuración es ideal, pensando en concentrar toda la ganancia en la dirección del Dx deseada. Si fuera para concursos aún se podría rizar el rizo instalando las antenas más bajas sobre rotores de anillo ofreciendo aún mayor flexibilidad en concursos, pudiendo apuntar ambas antenas a diferentes direcciones.

Con las antenas de 14 MHz ocurre similar que con las de 28 MHz. Los contactos con Europa al medio día es mejor usar la antena baja pues el salto es corto y las señales son mejores con la antena baja. Por el contrario, al amanecer, atardecer y durante la noche, usar ambas enfasadas ofrece el mejor resultado.

También ocurre en 7 MHz. Para contactos diurnos con EA y Europa, la antena baja siempre da mejores señales, hasta unos 20dB (unas tres unidades de smeter) mejor la baja que la alta. Cuando la noche se acerca o durante ella, la antena alta mejora a la baja alrededor de 5dB (una unidad de smeter). Lo mejor de disponer de dos antenas a diferentes alturas es el poder disponer de ángulos altos y bajos al mismo tiempo, manteniendo las señales estables tanto a corta como a larga distancia.

Esto ha sido una presentación de un sistema de antenas muy avanzado, requiriendo muy poco espacio y de una gran versatilidad. Es configurable para Dx y concursos, bandas, etc.

Tenemos que agradecer a José - EA2KC habernos permitido hablar de su sistema de antenas y habernos proporcionado todas las fotos y detalles de su funcionamiento.