Dipolo con trampas alimentada en un extremo de 20, 30 y 40m
End fed trapped dipole for (15) 20, 30 and 40m
 |
| En la imagen están señalados el punto de alimentación (abajo a la derecha), la trampa de 20m (en el punto mas alto del mástil) y la de 30m (algo mas abajo a la izquierda) Activación del monte Caravelas ref SOTA CT/TM-012, agosto de 2024 |
Tras muchas activaciones SOTA y haber utilizado muchos tipos de antenas, finalmente me decidí por diseñar y construir una que cumpliera con varias condiciones:
Tras experimentar con bastantes tipos de antenas (hilos largos, random, ground planes, dipolos clásicas, doublets, linkadas...) y depués de mucho leer por Internet, me decidí por una dipolo alimentada en un extremo, también conocida como endfed o EFHW (End Fed Half Wave) con trampas.
Aunque el diseño de una dipolo "linkada" es mucho mas sencillo que usar trampas, mas tarde, durante las activaciones, te ves forzado a parar la transmisión, levantarte, bajar la antena, cambiar los "links" y volver a sentarte cada vez que quieres cambiar de banda. Esto es especialmente farragoso si andas a la caza de QSOs SOTA to SOTA (S2S).
El diseño de una dipolo con trampas es mas complicado que el de las linkadas, es cierto, pero es un esfuerzo que se hace solo una vez. Mas tarde, simplificará enormemente la operación durante las activaciones. El cambio de banda será "automático" -no necesitas moverte ni interrumpir la transmisión- y además disminuirá el desgaste de la caña, al no tener que subirla y bajarla o recoger y desplegar los tramos para cada cambio.
El que la antena esté alimentada en el extremo (endfed) simplifica su construcción, ya que solo hace falta una trampa por banda y no dos, como sería en caso de que fuera una dipolo alimentada en el centro (una trampa por rama).
Además las endfed conllevan el uso de un cable coaxial mucho mas corto que las dipolos "normales", lo que disminuye, por un lado, el peso de la antena y por otro la atenuación de la señal debido al coaxial.
Después de leerlo, y teniendo en cuenta el resto de documentación consultada, me decidí a usar su diseño pero adaptándolo. Este, a mi parecer, no usa los toroides mas adecuados, ni por material ni por tamaño. Quería que mi antena pudiera soportar hasta 10/20w, por lo que los diámetros de los nucleos, tanto del transformador de impedancias como de las trampas, deberían ser mayores que los que Dan propone en su proyecto. Así, usaría un FT82-43 para el transformador de impedancias. Para las trampas, el diámetro sería de 68 y no de 50 y el material 6 y no 2, ya que este último es mas adecuado para las frecuencias de las trampas (13,900 y 10,000 MHz) (ver https://toroids.info).
Para su construcción, hay que tener en cuenta especialmente los siguientes aspectos:
- El punto mas crítico es el ajuste de la frecuencia de resonancia de las trampas.
Hay dos tipos de diseños de trampas:
- Sintonizadas en un punto intermedio de las bandas a separar (por ejemplo, alrededor de 12 MHz para una antena de 20 y 30 m), o bien
- Ligeramente por debajo de la frecuencia mas baja de la banda mas alta. Es decir, en este ejemplo, para una antena de 20 y 30m, la trampa estaria sintonizada en 13,9 MHz. Para 30m, en 10 MHz, es decir, unos 100 KHz por debajo del principio de la banda,
El primer diseño hace que la resonancia de la trampa sea menos crítica, pero luego las longitudes de los dos tramos (antes y después de la trampa) interactúan entre sí, dificultando bastante su ajuste.
Si estamos hablando de 3 bandas -o dos trampas- la cosa se complica todavía mas.
- El ajuste de las trampas (dado que el valor de la capacidad está limitado a los valores disponibles comercialmente, salvo que queramos usar pequeños trozos de coaxial como condensador) es bastante crítico. Debe hacerse usando un VNA bien calibrado, o si todavia disponeis de alguno, de un dip-meter.
- Antes de añadir o quitar espiras, se puede probar a juntar o separar las espiras del bobinado. Esto modificará ligeramente la frecuencia de resonancia de la trampa.
- Ojo! Después de ajustar las trampas hay que inmovilizarlas para evitar que varíe la resonancia. Se puede usar pegamento, cola, cera o funda termorretráctil, pero cuidado, esto puede hacer variar ligeramente su sintonia. Comprobadlo antes de seguir.
- El montaje físico de las trampas se puede hacer de muchas formas: sobre una placa de circuito impreso sin cobre, sobre un diseño 3D, con una placa de montaje, un trozo de plástico, o simplemente al aire. Solo tened en cuenta que van a soportar tensiones cuando estén montadas, y rozaduras al montar y desmontar la antena.
En cuanto al transformador de impedancias, aunque la teoría dice que debería ser una bobina de 21 espiras para una relación de 1:49, con una toma a 3 para el bobinado secundario (el que luego irá al equipo) se recomienda partir de un número de 3 o 4 espiras mas y al final, una vez ajustadas las longitudes de los hilos de cada banda, probar a quitar una o mas espiras, hasta encontrar el número de espiras del primario que dé la menor ROE posible. El secundario será siempre de 3 espiras.
La longitud indicada para los hilos de cada banda es orientativa. Como siempre que trabajamos con antenas, es mejor partir de una longitud algo mayor y cortar, que ir justos y encontrarnos con que la antena está corta para la frecuencia deseada.
En contra de lo dicho para el transformador de impedancias (ajuste a menor ROE), el de la longitud de los tramos de cada banda debe hacerse para la resonancia de cada elemento. Buscaremos que sea en las frecuencias deseadas, independientemente de la ROE que presenten. Este ajuste se debería hacer también usando un VNA o un analizador de antena.
También como siempre, los ajustes deben comenzar de arriba hacia abajo, es decir, conectaremos primero solo el tramo de 20m y la trampa de 13,9 y ajustaremos. Una vez hecho, añadiremos el tramo de hilo de 30m y su trampa (la de 10,0 MHz) y finalmente el tramo de 40m.
Los ajustes deben hacerse de forma que el tramo que estemos ajustando esté en la posicion (altura, angulo, etc) que tendrá luego en su configuracion definitiva. Para ello podemos usar un viento mucho mas largo que luego iremos acortando conforme vayamos añadiendo tramos.
Si hemos hecho bien el ajuste de las bandas mas altas, éste no debe verse afectado (o solo muy ligeramente) al ir añadiendo mas bandas. Si cambia, es que el diseño de las trampas no es correcto.
En cuanto a su colocación, tener en cuenta los siguientes puntos:
- El transformador de impedancias del punto de alimentacion, debe estar al menos a 1,5m de altura sobre el suelo.
- El otro extremo de la antena, es decir, lo que sería el final del tramo de la banda de 40m, deberá estar al menos a unos 4m de altura. De otro modo será dificil ajustarlo para una ROE baja.
La antena puede ser comportarse de forma ligeramente direccional, en el sentido del hilo, en las bandas mas altas (15, 20 y 30m) o incluso en 40m, ya que sus tramos están dispuestos como una "sloper". La dirección de maxima radiacion será desde el final del tramo de 40 hacia el punto de alimentación. Es decir, si nos ponemos operando mirando al Norte, con la antena a nuestra espalda y la otra punta mirando al Sur, la antena radiará hacia el Norte.
En cuanto al contrapeso (counterpoise / contraantena) tenemos varias opciones:
- Usar el propio cable coaxial de alimentacion. Este ya tiene que tener al menos 1,5-2m de longitud para que el punto de alimentacion esté a 1,5m de altura. Si lo alargamos a 2,5-3m de largo, funcionará mejor en las bandas bajas.
Si este sistema nos da problemas de RF en el equipo (common mode currents), tendremos que usar alguna otra de las siguientes opciones.
- Poner un choque 1:1 (10 vueltas del propio coaxial sobre un toroide FT82-43) colocado justo a la entrada del coaxial al equipo, y un hilo que ejerza las funciones de contra-antena (ver siguiente párrafo)
- Poner un hilo de aproximadamente 0,045 longitudes de onda de la frecuencia mas baja (40m en este caso)r. Podemos probar con uno algo mas largo e ir recogiéndolo hasta obtener el mejor resultado. Este hilo puede colocarse elevado (mejor) o tirado por el suelo, e idealmente, paralelo a de la antena (que quedaría encima suyo.
El hilo del contrapeso va conectado en el punto de alimentación de la antena, en el extremo común de los bobinados primario y secundario, es decir, en el extremo opuesto de la bobina al de donde sale el hilo de la antena.
Espero que esta antena os de tantos buenos ratos como me ha dado a mi. Quedo a vuestra disposición para cualquier duda que se os presente. Tenéis mi dirección de correo en qrz.com
73 de Mikel EA2CW | AE2CW
