Antes de la época del cable coaxial de radiofrecuencia, el método corriente de transferir potencia desde el transmisor a una antena era mediante la alimentación directa, o con hilo sencillo. Una necesidad especial originó la antena alimentada con dos hilos: la antena Zeppelin o «Zepp» que se empleaba en los aparatos de telegrafía sin hilos instalados a bordo de aquellos superdirigibles de la clase Conde Fernando von Zeppelin.
La estación típica de aficionado empleaba un sencillo sintonizador con línea de alimentación bifilar de una antena horizontal de media longitud de onda. Para eliminar la radiación indeseable de la línea de alimentación era preciso emplear ciertas combinaciones específicas de las longitudes de esta línea y del radiador para una determinada frecuencia de resonancia. La teoría de funcionamiento puede hallarse en varios manuales.
Al conectar la línea de alimentación de dos conductores en el centro de la antena se forma un sistema simétrico o equilibrado en el que las tolerancias dimensionales del hilo quedan prácticamente eliminadas. Actualmente puede construirse una antena como ésta empleando tramos calibrados con los que será posible trabajar en multitud de bandas con alguna ganancia de potencia según el número de medias ondas conseguidas.
Después apareció la élite con sus haces giratorios de radiofrecuencia de dos elementos que empleaban una línea de alimentación aérea (open wire). Esto creó un problema mecánico que se resolvió con varios sistemas de fabricación casera a base de poleas, cuerdas y contrapesos para mantener la línea separada de la torre durante el ciclo de rotación. Las mejores empleaban anillos colectores, y la famosa Mim's Signal Squirter tenía acoplamiento inductivo en el elemento de excitación.
La fotografía adjunta es de nuestro dipolo giratorio de 20 metros adaptado con una línea aérea de alimentación de bajas pérdidas. La antena puede trabajar en cualquier frecuencia comprendida entre 14 MHz y 29,7 MHz, incluyendo las nuevas bandas de 12 y 16,5 m cuando estén disponibles.
Esta antena básica de alta frecuencia situada a la modesta altura de 10 m realiza una labor muy efectiva porque puede funcionar como haz horizontal de radiación con característica en figura de 8. En los 20 m tiene un dipolo de media onda de una altura de una semionda, y en las bandas de 12, 15 y 16,5 m tiene un elemento ampliado de media onda. En los 10 m se sintoniza como dos semiondas en fase. La antena es bidireccional con características favorables y desfavorables. Con ella se resuelve el problema de la línea de alimentación aérea o sea con conductores descubiertos, ya que un giro de 180 grados de la antena cubre todos los puntos, mientras que 90 grados de rotación abarcan 270 grados.
Construcción
La antena HR-5 de cinco bandas instalada en la parte superior de la torre.
El elemento de la antena es de la variedad híbrida y consiste en una estructura de hierro o araña, unos cuantos postes de madera, dos cortos trozos de tubo de aluminio e hilo de cobre, un aislador y varias piezas de hierro diversas. En la figura 1 pueden verse las principales dimensiones y los detalles de construcción. Los extensores no conductores pueden hacerse de madera, fibra de vidrio o cañas de bambú. Yo empleé extensores de bambú que tenía desde hacía 8 años para otros experimentos. Su excelente conservación se debe al arrollamiento exterior en espiral realizado con cinta aislante. Otro material protector eficaz es la cinta de papel compacto recubierta de capa de pintura, de base no metálica, para exteriores.
La extensión de tubo de aluminio está unida al bambú con una espiga de madera dura encastrada de 30 cm de longitud por 16 mm de diámetro. La espiga está introducida unos 20 cm en el interior del tubo de aluminio y, si es necesario, se aumentará el diámetro con una capa de cinta aislante o con un tubo intermedio. Antes de dar forma al bambú en el lado de la clavija, se reforzará el extremo abierto del bambú con un arrollamiento de bramante o de hilo de conexión de pequeño calibre, cubriéndolo después con una cola de modelismo. Si el primer nudo de la caña de bambú está a bastante menos de 10 cm del extremo, se cortará para disponer de un extremo limpio y se empleará una clavija más larga. A 10 cm del extremo del bambú se hará un pequeño agujero transversal. La parte interior se impregnará con pegamento epoxídico de dos componentes y se hará lo mismo con la clavija, la cual se introducirá en el bambú. Sin el pequeño agujero de drenaje y la adecuada tolerancia de la clavija, el efecto de la compresión del pegamento haría muy difícil la inserción y el mantenimiento en su sitio de la clavija.
Figura 1. Detalles constructivos de la antena HR-5 de cinco bandas.
El tubo de aluminio se fija a la clavija mediante un tornillo metálico autorroscante o para madera y una abrazadera de plancha de hierro galvanizado, a la que se fija el hilo de antena mediante una conexión arrollada y soldada. En la superficie del tubo y de la abrazadera se aplicará previamente una capa de compuesto anticorrosión.
En la figura 2 puede verse la araña, construida mediante la soldadura de tres trozos de pasamano de 3 mm al soporte angular de hierro del extensor. Al fijar la araña con dos pernos pasantes de 8 mm de diámetro, deberá introducirse el extremo superior de un mástil giratorio de pared delgada o un separador interior. En los puntos de fijación de las abrazaderas de sujeción en los extensores se arrollarán varias capas de cinta alrededor del bambú para que las abrazaderas queden bien fijadas.
El dispositivo que se ha representado en la figura 3 es un
Figura 2. Detalles constructivos del dispositivo de montaje del extensor, el pilón, el mástil y las abrazaderas del extensor.
Figura 3. Detalles del penol de la línea aérea de alimentación.
ejemplo del ingenio «Rube Goldberg» que funciona de forma eficaz, ya que guía la bajada o la línea de alimentación durante el período de rotación. El penol de madera está fijado a una bisagra con topes que limitan el giro a 90 grados, mientras que la antena gira 180 grados. En el extremo opuesto, la bajada pasa a través de un tubo de PVC pivotante para evitar que se retuerza el hilo. Una fijación con un penol rígido requeriría una considerable cantidad de juego excesivo de la bajada de antena.
La abrazadera de mástil de tipo silencioso debe instalarse cerca del pasador de la bisagra y el extremo de la cola de la bisagra deberá serrarse. El tope puede ser una barra de hierro de 6 mm de diámetro soldada por autógena o latón y doblada en el ángulo adecuado, o hecho con pasamano de 3 x 16 mm atornillado o remachado en el sitio correspondiente. La extensión de madera se fija con dos tornillos del n.º 10 MS empleando los agujeros existentes en la bisagra.
Los extremos del tubo de PVC se mecanizan con un agudo chaflán interior, por él que podrá deslizarse libremente la línea con sus separadores. El ángulo para el tubo de guía giratorio puede determinarse haciendo un dibujo a escala de la instalación.
El penol se fijará no más cerca de 1,80 m de la parte superior del mástil giratorio. Si la extensión del mástil es demasiado corta, el penol se fijará al lado de la torre o del polo. No debe olvidarse lubricar adecuadamente la bisagra.
Línea de alimentación
La línea de alimentación es una línea comercial de 450 ohmios del tipo de TV de bajas pérdidas, hecha con hilos de 1,2 mm de diámetro distanciados unos 25 mm mediante separadores situados a intervalos de 15 mm. Durante los trabajos de instalación se rompieron algunos separadores de plástico clavados, por lo que, se detuvieron los trabajos y se corrigió la deficiencia mecánica de la línea de alimentación.
Aplicando un soldador de 100 W a uno de los hilos adyacentes al separador de plástico, la conductividad térmica fundirá el plástico. Hay que dejar que el hilo se introduzca hasta la mitad del separador; seguidamente, con un hierro caliente, frotar para cerrar la ranura dejada por el hilo y enfriar inmediatamente con un trapo mojado. Repetir estas operaciones hasta que todos los separadores queden fijados.
Retirar tres separadores del extremo inferior de la línea para realizar dos modificaciones adicionales. Soldar un separador en paralelo con la parte superior del primero, en el lugar en que el hilo de alimentación se suelda al hilo de antena. Añadir dos separadores para que quede un espacio libre de unos 7 cm en este lugar crítico.
Sintonización
Debido al margen de frecuencias tan amplio en que puede trabajar este sistema, no existe una longitud fija del alimentador que funcione como línea de alimentación tanto de tensión como de corriente. El acoplamiento resultante debe realizarse mediante un circuito sintonizable, normalmente un sintonizador de antena, acoplador, adaptador de Z o «transmatch».
La mayoría de equipos de RF están diseñados e interconectados con cable coaxial de 50 ohmios, incluyendo el tipo de «transmatch» no equilibrado. El renovado interés y las ventajas de una línea aérea de alimentación impulsó la adición de un balún elevador 1:4 para estos sintonizadores.
En cualquier manual de antenas pueden encontrarse varios tipos de redes adaptadoras de alta Z. Para determinar la resonancia o carga pueden emplearse inicialmente un conmutador de bandas o un bobina con tomas y un condensador de sintonía con dial empleando la modalidad de recepción y, por tanto, posponiendo cualquier «salida al aire» innecesaria de comprobación con riesgo de dañar los costosos transistores y amplificador.
Conclusión
La línea de alimentación resultó ser aquí de 16,9 m de longitud y «despejada». Conectando los hilos de la línea de alimentación al sintonizador, la HR-5 se convierte en una antena Hertz de media onda y alimentada por tensión para la banda de 40 m. Añadiendo una contraantena o conexión de tierra se convierte en una Marconi de cuarto de onda y alimentada por corriente para los 80 metros.