M i primera antena directiva fue una High Gain TH-3-JR, una Yagi de 3 elementos tribanda para 10, 15 y 20 metros.

Se me ocurrió montarla sobre un mástil tubular de 45 mm y tres tramos de 3 metros. Como el mástil se sujetaba en la pared lateral del ascensor, quedaba a unos 7 metros de altura sobre esta zona.

Nunca se os ocurra montar una antena Yagi tan baja, pues puede ocurriros como a mí: que nunca me comí un ros- co diexista con esa antena. Como pude comprobar mucho más tarde, estaba demasiada baja para tener un ángulo de radiación decente. Y eso que esta- ba sobre un edificio de 7 plantas, pero la superficie inmediatamente debajo de la antena tiene una influencia muy marcada en su comportamiento.

Yo no descubrí que existían los japoneses en la banda de 20 metros, hasta que puse otra Yagi a 12 metros de altura sobre la caja del ascensor.

Evidentemente, la primera antena estaba demasiado baja. Si calculamos su altura en longitudes de onda y para la banda de 20 metros, estaba a 7/20=0,35 longitudes de onda de altura.

El factor más importante para trabajar estaciones de DX es en ángulo vertical de radiación, el ángulo con el que la antena envía la energía radiada al espacio y la capta como antena receptora.

Las estaciones más alejadas se trabajan con ángulos muy bajos de radiación, especialmente cuando entran por propagación por cuerda de arco (chordal hop), figura 1.

Figura 1. Cuerda de arco.

La antena ideal sería la que enviaría su energía casi horizontalmente, es decir con ángulo de radiación vertical nulo.

El diagrama de radiación de una antena dipolo horizontal en el espacio libre es el que vemos en la figura 2 en planta y alzado.

Figura 2. Dipolo espacio libre.

En cuanto el dipolo lo situamos de una forma más real cerca de la superficie terrestre, empieza a intereaccionar con la tierra, pues ésta es bastante conductora y produce reflexiones que se suman en determinados ángulos y en otros se restan con la emisión directa que va hacia el espacio (figura 3).

La emisión directa de la antena y la reflejada en la tierra se combinan diferentemente, según la altura a la que se encuentre el dipolo horizontal (figura 4). A cualquiera se le ocurrirá que la reflexión en tierra será mejor o peor según la conductividad del terreno inmediatamente debajo de la antena.

Podría alguno argumentarme que, para ángulos bajos de radiación, lo que cuenta es la tierra que está lejos de la antena, como a dos o tres longitudes de onda, pero, para que la antena no envíe buena parte de su energía a las nubes, también importa lo que está inmediatamente debajo de la misma antena, para que se reste y no se sume hacia ángulos altos de radiación (figura 5).

Ahora pasemos a estudiar que es lo que nos conviene a nosotros.

Figura 3. Antena y tierra.

Figura 4. Diagramas de radiación vertical.

Figura 5. Antena y edificio.

En el libro Beam Antenna Handbook de Bill Orr, W6SAI, uno de los radioaficionados que ha estudiado, probado y escrito más antenas del mundo, nos informa de cuáles son los ángulos verticales más importantes para recibir y comunicar en cada banda.

Ángulo óptimo de radiación:

Bien, si nos miramos los diagramas de radiación vertical que hemos descrito antes, podemos ver a qué altura mínima debe estar la antena para cada banda.

Esta altura se considera mínima para un trabajo efectivo de DX, pero puede aumentarse, pues, a medida que aumenta la altura, bajan más los primeros lóbulos de radiación, aunque aparezcan otros secundarios que envían la

Figura 6

energía hacia arriba. Pero lo importante es cubrir los ángulos más bajos, los más importantes para el DX.

¿Qué ventaja tiene el que en vez de un dipolo sea una antena directiva Yagi? ¿Una Yagi baja el ángulo de radiación aún más?

La respuesta correcta es NO. El ángulo vertical de radiación sólo depende de la distancia entre la antena y el suelo, lo que llamamos altura de la antena. El ángulo que se ve más favorecido por la radiación sólo depende de la altura y no de la ganancia de la antena.

La única, pero importante, diferencia es que, con la antena Yagi, se disminuyen todos los lóbulos secundarios que enviaban la energia hacia el cielo, y se aumentan proporcionalmente los lóbulos bajos (figura 6).

¡Pero el ángulo del eje principal del lóbulo radiado inferior, permanece igual, tanto si es un dipolo, como si es una Yagi!

Así pues, una antena Yagi todavía se puede elevar a más altura, con la seguridad de que siempre favoreceremos los lóbulos con menor ángulo de radiación, sin que ahora nos tengan que preocupar los más elevados.

Podemos resumir lo descrito aquí diciendo que la altura mínima para una antena tribanda de 10, 15 y 20 metros debería ser de por lo menos 12 ó 13 metros sobre el suelo inmediatamente debajo de la antena.

Para una antena Telget que cubre desde los 40 metros hasta los 10 metros debería ser de unos 14 ó 15 metros.

La altura absolutamente desaconsejable para una antena horizontal es aquella inferior a los 0,2 longitudes de ónda de su frecuencia de trabajo.

En efecto, por debajo de esta altura, el efecto del suelo es absorber energía directamente de la antena y absorberlo en forma de pérdidas y corrientes, con lo que tendríamos que intentar no colocar un dipolo para 80 metros a una altura inferior a los 16 metros.

¿Qué pasa con la V invertida? La antena dipolo montada como V invertida tiene la parte central a máxima altura. Como resulta que en la parte central es donde están las máximas corrientes (el centro de la antena), no hay que preocuparse excesivamente por que las puntas bajen muy cerca del suelo.

Siempre es recomendable que las puntas queden como mínimo a una altura de 2 ó 3 metros, fuera del alcance de la mano, pues tienen elevada tensión de RF y pueden quemar al incauto que las toque.

La V invertida tiene la peculiaridad de ser mucho más omnidireccional que el dipolo, pues radia también hacia las puntas con polarización vertical (figura 7).

Figura 7.

Mencionemos que la cúbica (Cubical Quad) siempre ha tenido la fama de que podía montarse a una altura más baja, pues su ángulo de radiación vertical era más bajo que el de las Yagi. Yo no creo que esto sea cierto, pues la única ventaja de la cúbica es que puede asimilarse a dos dipolos superpuestos.

Como toda antena superpuesta, concentra su energía en un lóbulo más estrecho vertical en el espacio libre y, por consiguiente, tendrá la ventaja de disminuir los lóbulos más verticales y de favorecer los más horizontales, igual que una Yagi (figura 8).

Donde creo que está la superioridad de las cúbicas es en su menor capacidad para discriminar los cambios o giros de polarización producidos por la ionosfera. La cúbica es sensible a la polarización vertical de señales que no sean exactamente perpendiculares a su cuadro, mientras que la Yagi producirá un desvanecimiento (fading) más acusado. La cúbica produce una señal consistentemente más estable en condiciones marginales de propagación (me refiero a los momentos anteriores a la desaparición de la propagación, cuando el QSB se vuelve más rápido).

Me gustaría referirme a otro tema que viene afectado por la altura de un dipolo: la impedancia.

La impedancia de un dipolo varía con la altura sobre tierra, pues sufre la influencia de las corrientes inducidas debajo de él en la tierra conductora que tensa debajo (o las varillas del forjado).

Esta impedancia puede variar tanto como entre 25 y 100 ohmios, por lo que muchas veces no se puede conseguir una ROE = 1:1 en un dipolo que, sin embargo, está correctamente resonando.

Figura 8.

Eso quiere decir que no debemos dar importancia a que la ROE mínima que se pueda conseguir en un dipolo no baje de 2 (reflexión del 10 % de energía), con un cable de 75 ohmios. En general la impedancia del dipolo montado como V invertida disminuye, al estar la antena más cerca de tierra y, por eso, se aconseja alimentarlo con cable de 50 ohmios RG-58 o RG-8.

Confío en que alguien se haya fijado que siempre me he referido hasta ahora a antenas horizontales y no he dicho ni una palabra sobre las verticales. Eso se debe a que el comportamiento de las antenas verticales no se ve afectado por la altura de la misma forma.

Los americanos han sostenido durante muchos decenios que, para que una antena vertical trabajara bien, tenía que estar equipada con decenas de radiales enterrados en el suelo.

Bien, parece ser que han reconocide ya que eso era una tontería. Lo malo es que, basados en ese supuesto, la mayoría de emisoras de onda media equipadas con radiantes verticales han invertido millones en sistemas de radiales enterrados.

Hoy en día está sobradamente demostrado que el comportamiento de las Ground Plane o antenas con plano de tierra artificial elevado, es superior al de los radiales enterrados, pues en estas últimas no se producen las pérdidas de energía en la tierra que no es suficientemente buena conductora.

Por otra parte, el ángulo de radiación de las verticales es siempre bajo, con un límite inferior dado por el ángulo de Brewster que está alrededor de los 8 ó 10 grados y que depende de la conductividad del suelo debajo de la antena.

Las verticales se han de montar a una altura suficiente para que no se vean obstruidas por elementos conductores que absorban energía de ellas. Es decir, que han de estar más altas que las antenas de televisión vecinas, pero no hay por qué subirlas más.

Eso sí: siempre han de tener radiales, O sea un plano de tierra artificial, formado por 2, 3, ó 4 hilos de M4 colocados lo más simétricamente posible en la base de la antena (figura 9).

Figura 9. Radiales

Como los radiales no deben radiar, pueden efectuarse más fácilmente acortados con bobinas, tal como se están realizando ahora en muchas antenas japonesas que ya los llevan incorporados y muy cortos. De esta forma, pueden ir montadas en un mástil de 3 ó 4 metros sujeto a la pared lateral de una caja de ascensor y sin ningún tipo de vientos que las aguanten.

Hay un tipo de verticales que no necesita radiales y son las que tienen una longitud de /2.

Pero tienen el inconveniente de que necesitan un adaptador en la base que transforme la alta impedancia terminal de una antena de NV2 a la baja impedancia de un cable coaxial. Este adaptador es una fuente enorme de pérdidas y no os recomendaría esta antena si no se distingue claramente un tubo enroscado en forma de espira en la base, como adaptador exterior resonante sin pérdidas excesivas. Si no veis claro qué hay en la base no la compréis (hay muchas antenas de 27 MHz de este tipo, y algunas no está claro que es lo que llevan en la base para adaptarlas).

Las antenas verticales sólo tienen el inconveniente de su mayor ruidosidad en recepción, pues parece que sean capaces de absorber todos los ruidos atmosféricos e industriales como si fueran un imán. Hi Hi.

Espero que, después de haber leído este artículo, ningún novicio coloque su antena horizontal (dipolo o Yagi) a menos de 10 metros del suelo. Es un crimen imperdonable que no debe repetirse, pues otros ya lo hemos cometido y pagado la penitencia. Por lo menos que nuestra experiencia sirva para algo.

73, Luis, EA3OG