Antenas de recepción.
Es difícil dar una pauta general para la construcción de una antena de ondas cortas, pues esto depende de muchísimos factores: De la situación de la escucha, de la posibilidad de construirla dentro de sus localidades, muchas veces reducidas cuando se vive en un apartamento de residencias multifamiliares, y en primera instancia, del tipo de aparato receptor.
Trataremos sin embargo de llegar a un término medio. Sobre el tema de la construcción de antenas de onda corta se han escrito libros enteros, ya como técnicos en la materia como para especialistas. Nosotros describiremos en esta serie los factores más importantes que determinan el funcionamiento de las antenas, sugerimos algunos tipos sencillos de antenas, fáciles de construir por el oyente, sin mayores conocimientos técnicos o físicos.
El estudio de los factores que influyen sobre la efectividad de una antena de ondas cortas va de la mano con la experiencia práctica, si no deseamos internarnos en temas de altas matemáticas y difícil comprensión. Aún en el caso de que optemos por instalar una antena ya lista, de esas que se compran en las tiendas, no podremos evitar las pruebas, aquí y allá, para lograr el mejor acoplamiento con el receptor.
Los factores más importantes que determinan la eficacia de una antena son los siguientes:
- a) La longitud de la antena.
- b) Su polarización (vertical u horizontal)
- c) La dirección de una antena horizontal
- d) El grosor del cable
- e) La dirección, la distancia y la posición de la antena referente a los objetos reflectantes
- f) La altura de la antena sobre el suelo
- g) La calidad del material del alambre
- h) La posición del cable de bajada
- i) Las características del material de este cable de bajada.
- j) El acoplamiento de la antena al receptor
- k) Las características del suelo bajo la antena o sea su conductividad o su pérdida
- l) La altura del sitio de escucha sobre el nivel del mar.
Los numerosos tipos de antena existentes se fabrican todos, más o menos teniendo en consideración estos factores.
Longitud de antena
El primer factor que mencionamos es la longitud de la antena. Se sabrá que la longitud óptima de una antena depende en gran parte de la longitud de onda para la cual desee utilizarse. Sin embargo, como el oyente diexista generalmente pretende escuchar estaciones en todas las bandas del espectro, desde los 13 hasta los 90 metros, por ejemplo, tendremos que llegar a un compromiso, al menos que exista casi remota posibilidad de instalar de 30 a 40 antenas diferentes. En vista de todo esto llegaremos a la rápida conclusión de que nuestro problema será el de escoger el mejor de los compromisos.
Veamos un poco más de cerca el término de “frecuencia resonante”. Con ella determinamos la frecuencia o la longitud de onda en la cual una antena funciona de la forma óptima. Explicándolo de otra manera, podríamos decir que la resonancia existe en casi todas aquellas longitudes de onda que corresponden a la longitud de la antena multiplicada, por ejemplo, por 4,3,2,1 , o la longitud de la antena dividida por 2,3,4,5,etc.
La longitud exacta de una antena para una determinada longitud de onda la encontraremos multiplicando la mitad de la longitud de onda por 0,95, si es que deseamos construir una antena resonante a eso de la mitad de la longitud de onda. Para antenas más largas, como onda completa, onda y media, o dos ondas, etc, usaremos la fórmula siguiente:
La mitad de la onda multiplicada por el número de medias ondas de la antena menos 0,05.
Ejemplo:
Deseamos construir una antena que funciona satisfactoriamente en varias bandas, por ejemplo en 16, en 31 y en 60 mts. Estas tres bandas están en relación armónica unas con otras. Si queremos tener el efecto de resonancia, tendremos que hacer la antena a la mitad de la longitud de onda de la banda más larga, en este caso de 60 m. De esta forma la longitud requerida de alambre será de unos 30 metros.
Ahora calculamos la longitud exacta para cada uno de las tres bandas:
Para la banda de 60 metros, media onda, como dijimos, o sea entre 0,95 x 30 y 0,95 x 31 igual a 28,5 a 29, 45 m.
Para la banda de 31 metros, onda completa, entre 1,95 x 15 y 1,95 x 15,80 igual a 29,25 a 30,8 metros.
Para la banda de 16 metros, dos ondas, multiplicaremos 3,95 x 8,40 a 3,95 x 8,50 lo que nos da una longitud del cable entre 33,18 y 33,57 metros.
Como vemos una longitud de antena entre 29,25 y 29,45 mts. Se presta bien para usarla en la banda de 60 metros y de 31 metros pero es demasiado corta para la de 16 m.
Pero ¿Qué pasa con la banda de 19 metros? veamos: Utilizamos 2,95 x 9,70 mts y 2,95 por 9,90 mts, resultando de una longitud de alambre entre 28,61 y 29,20 mts. Esto dará buenos resultados siempre que la anchura de la banda resonante sea de 300 khz o más. Estos cálculos nos demuestran que un buen compromiso sería entonces una longitud de antena de algo más de 29 metros.
Aquí habría que agregar que entre mejor sea la sensibilidad del receptor, menos importante será el asunto de la resonancia. Un buen receptor de comunicaciones, por ejemplo, funcionará mejor con una antena más corta que con una demasiado larga, que ampliará los disturbios locales, como la ignición de vehículos automotores y el ruido atmosférico o QRN.
Una antena demasiado larga exagera además los efectos direccionales, haciendo prácticamente imposible la recepción de transmisiones de direcciones diferentes, que es una de las ventajas con que tiene que contar el oyente que posee una sola antena. Por otra parte, no es conveniente reducir la longitud de una antena a 5 metros o menos.
Otro punto importante: el bajante de cable simple, ha de ser incluido en la longitud de la antena, mientras que el bajante doble de 300, o de 75 Ohmios, conocido como cable de televisión, no forma parte de la antena propiamente dicha. Incluidos en la longitud de la antena estarán también los aisladores de las puntas y del centro y este último si es que se utiliza un bajante doble de televisión.
La polarización y la directividad de la antena
Las características direccionales de una antena de media onda están en los ángulos rectos a la dirección de la antena. El diagrama direccional forma como una especie de “X”, que va estrechándose a medida que va aumentando la longitud del cable en comparación con la longitud de la onda recibida.
Cuando la antena es de más de 4 longitudes de onda, su directividad es prácticamente la misma de la dirección de la antena. Los efectos direccionales, así como la ampliación de la fuerza de la señal en las direcciones favorables aumenta en la medida que aumenta la longitud del alambre.
Sin entrar en explicaciones técnicas muy complicadas, trataremos ahora la polarización de la antena, la que puede ser vertical u horizontal. La antena horizontal ha de ser instalada lo más alto posible del suelo para lograr una verdadera recepción a largas distancias. Ideal es la altura entre 10 y 20 metros del suelo, aunque muchos oyentes tendrán que contentarse con alturas menores.
Todo lo que hemos dicho anteriormente sobre los esquemas direccionales de las antenas es válido únicamente para las horizontales. Las antenas verticales instaladas en sitios libres tienen características omnidireccionales, o sea , que pueden recibir señales desde cualquier dirección.
Si la antena aérea consiste solamente en un alambre sencillo o en una varilla, deberá ser colocada, con sus extremos inferiores lo más cerca posible del suelo para lograr buenos resultados a larga distancias.
Los problemas principales de una antena vertical instalada de esta forma consisten en que los efectos negativos de atenuación que causan los objetos cercanos, y el hecho de que una antena vertical absorbe mucho más ruido locales que una horizontal.
Si se tiene en mente construir una antena vertical, será de gran importancia analizar las condiciones del suelo. Los oyentes que vivan en terrenos secos, arenosos o rocosos harán bien en no intentar construir una antena vertical. La posición ideal para esta clase de antenas es la tierra plana, ojalá en pleno campo, lejos de los ruidos eléctricos de las ciudades, donde la tierra es fértil o fangosa.
Muchas estaciones de radiodifusión utilizan a menudo la antena vertical para las ondas medias o largas, por su gran eficiencia como radiador de ondas del suelo para transmisiones domésticas.
Longitud de una antena vertical
La longitud de una antena vertical no deberá exceder los 5 octavos de la longitud de onda de la banda más baja, o sea de la más alta frecuencia en la que se desee utilizarse. Para la recepción ordinaria de las ondas cortas esto quiere decir que la antena vertical nunca deberá tener más de 10 metros de largo.
Esta antena vertical funcionaría bien en todas las bandas de 41 metros hacia arriba pero no sería eficiente en bandas más largas, o frecuencias más bajas, como 60 o 90 mts. osea que la antena vertical no se presta en absoluto para el diexismo en las bandas tropicales.
Tipo de antena intermedio
Un tipo de antena intermedio, interesante es la antena inclinada, que podía ser considerada por aquellos oyentes que tiene dificultades en hallar más de un punto elevado para su antena, es decir, entre una ventana de un segundo piso, y el patio más bajo, por supuesto. Para su resonancia, la antena inclinada ha de ser un poquito más larga que la horizontal. Aquí el multiplicador no será 0.95 sino 1 o algo más que 1, si la inclinación es bastante pronunciada. En las frecuencias altas, sobre 9 Mhz, no es conveniente inclinar demasiado la antena. Las condiciones direccionales son bastante similares a la horizontal aunque el ángulo es más estrecho.
El grosor del alambre
Realmente es muy fácil explicar este factor aunque tendremos que considerar los aspectos prácticos y económicos al analizar esta cuestión. El diámetro más común empleado en una antena de onda corta es de 1,5 a 3 Milímetros. Este grosor es adecuado para todas las frecuencias de 30 MHz hasta la banda de onda larga.
Al instalar un cable de este grosor será necesario no exponerlo a una tensión demasiado grande, para que pueda durar por lo menos diez años o más. Para ello es bueno colocar dos resortes en las puntas de forma que el cable pueda vibrar sin dificultades durante la temporada de los vientos fuertes. Para las frecuencias muy altas, o VHF, el cable de alambre no da buenos resultados, y sus pérdidas son relativamente altas, de manera que para estas bandas será mejor utilizar tubos de aluminio, como en el caso de las antenas de televisión.
Menos utilizado pero altamente interesante, sobre todo para aquellos diexistas que residen en sectores congestionados, es el alambre muy delgado. Este alambre posee cualidades muy satisfactorias, sobre todo para frecuencias relativamente bajas de la onda corta, entre 120 y 31 metros. Se presta igualmente bien para las bandas de 25 a 16 metros. El diámetro de este alambre muy delgado es de 0,25 milímetros, de cobre, cubierto con una capa de laca, para evitar la corrosión demasiado rápida.
Especialmente para aquellos oyentes que tienen la posibilidad de extender un alambre muy largo de cien metros y más, este tipo de antena es de magnífica respuesta. Si no existe esta posibilidad, porque se vive en un sector urbano, el alambre muy delgado tiene la ventaja de que es casi invisible a más de 7 m de altura del suelo, y de que es muy barato.
Para los aisladores, no es conveniente utilizar los de porcelana corrientes; será mejor acudir a dos botones grandes de abrigo, y pasar el alambre por los agujeros.
Mejor aún si se pueden utilizar un par de botones en cada punta, uno dentro del otro, es decir un botón que agarre con el mástil o el árbol con un alambre normal de zinc, algo más grueso, éste unido al siguiente botón también con alambre de zinc o estaño, o de hierro, y el segundo botón, donde va amarrado el alambre delgado de la antena propiamente dicha.
Entre los dos botones será bueno dejar un espacio de unos 30 cm para evitar posibles reflexiones por parte del árbol o de la pared sujetadora. Este alambre muy delgado es bastante fuerte y resistente, más de lo que uno se imagina. Eso sí, hay que poner mucha atención en que no se formen nudos o dobleces en la antena, lo cual debilita el alambre. El alambre esmaltado es más adecuado, pues no refleja los rayos del sol, haciéndose prácticamente invisible.
La posición de la antena en relación con los objetos reflectantes.
Es casi imposible poder determinar con anterioridad el efecto de los objetos cercanos al construir una antena. La regla primordial, sin embargo es el evitar, en lo posible, colocar la antena cerca de techos metálicos y de cables de energía eléctrica, y escoger, siempre que se pueda el lugar más despejado para la antena.
Los objetos conductivos generalmente metálicos, no solo tienen la particularidad de reflejar las ondas de radio, sino también de absorberlas. Sucede entonces que un techo metálico, por ejemplo, se convierte en suelo, y todo el trabajo que habremos tenido en alzar la antena lo más posible sobre el suelo de tierra, será en vano ,porque el techo de zinc por debajo de la antena, se tornará en suelo, y no habremos ganado nada de altura.
El follaje de los árboles también se convierte en objeto conductivo especialmente cuando durante el clima lluvioso, y la electricidad estática que se forma en el follaje causará disturbios de consideración en el receptor. Si no existe otra posibilidad de construir una antena sino por encima de un techo metálico, será necesario dejar un espacio mínimo de 5 m entre el techo y el alambre.
La altura de la antena sobre el suelo
Ya mencionamos las diferencias fundamentales entre la antena vertical y la horizontal, al referirnos a la altura más adecuada sobre el suelo: En teoría la altura mínima sobre la tierra debería ser, por lo menos la misma de la longitud de la banda. Es decir si hacemos una antena para la banda de 50 metros tendríamos que extender el cable a 50 metros de altura. Lo cual es imposible. No obstante, en la práctica diaria, la altura no es tan importante como se cree, aunque sí deberemos extenderla lo más alto que podamos, claro está.
La clase de material del cable
También este factor tiene mucha importancia para la eficacia de la antena. Existen varias tablas de resistencia y conductividad de materiales que sería muy largo de traer en este marco de esta breve observación. Sin embargo podemos aplicar la siguiente regla: Entre más grueso es el alambre, más pequeña será la resistencia eléctrica.
El mejor conductor, dijimos, es el cobre; mejor aún es la plata, pero dejemos este metal de lado porque sería muy costoso instalar una antena de 30 m de plata. Siguen en orden de buenos conductores el cobre trenzado y el aluminio. Malos conductores son el hierro puro, el bronce, el estaño, el zinc y el peor de todos el plomo.
Contrariamente a lo que se piensa, la capa aislante del alambre no juega un papel importante en la conductividad de una antena. O sea, que no importará mucho si el alambre está cubierto o no.
Para la duración del cable será mejor que el alambre vaya cubierto, pues de esta forma está menos expuesto a la corrosión y a las inclemencias del tiempo. Si es importante que los nudos de las puntas o los del bajante vayan soldados, cubiertos de esmalte. Esto puede hacerse ya en el suelo, antes de extender la antena, y no se ha dado dificultoso.
La posición del cable de bajada
Cuando utilizamos un cable sencillo de bajada, es decir de un solo alambre, la solución está muy corriente cuando se trata de escuchar espectros no específicos del cuadrante, existen tres alternativas posibles: que el bajante se suelde en una de las puntas de la antena, o en su centro, o en un punto a dos terceras partes del largo de la antena.
Como ya mencionamos anteriormente, el bajante conectado en una punta de la antena se convierte en parte misma de ésta, y debe ser incluido en los cálculos cuando estemos determinando la longitud total del antena. Generalmente no aparecen problemas especiales al acoplar el bajante al receptor.
Sin embargo, la posición óptima del bajante será a un tercio de la distancia total de la antena, siempre que el grosor del bajante sea aproximadamente la mitad del diámetro del cable de la antena propiamente dicha. Si deseamos colocar el bajante en la mitad de la antena, y recordemos que estamos hablando de un bajante de cable sencillo, los mejores resultados serán cuando la antena es de 1,2,3 o más longitudes de onda, es decir de números redondos.
Si la antena es de una longitud y media, o dos o tres y media etc., no será recomendable colocar el bajante en la mitad de la antena. Esto es muy importante de ser tenido en cuenta. Si se desea soldar el bajante en la mitad de la antena, por razones de comodidad, por ejemplo, porque el receptor se halla exactamente debajo de la mitad de la antena, esta tendrá que tener una longitud correspondiente a un número redondo de longitud de banda.
Teniendo en cuenta estas consideraciones, la mejor solución será colocar el bajante en una de las puntas de la antena. Sobre todo en el caso en que nuestra antena no posea una longitud determinada, o sea, calculada para una banda determinada sino un alambre largo tendido entre dos aisladores.
Las características del material del cable de bajada
Todo lo que hemos dicho del grosor y del carácter de la antena vale también para el cable de bajada. Normalmente y como regla general, este bajante ha de ser de alambre de cobre aislado en caucho o en plástico, para evitar posibles rozamientos con objetos metálicos como aleros, desaguaderos de lluvia o ventanas de aluminio.
Repetimos que no existe ninguna razón para no utilizar cable cubierto para la antena propiamente dicha. Es falsa la suposición reinante de que el alambre de la antena ha de ir desnudo para que funcione correctamente. Por el contrario, el aislamiento evita la corrosión del cobre y no obstaculiza en absoluto la capacidad receptiva del alambre. Esto mismo vale para el bajante. Claro está que en el caso práctico, este bajante está más expuesto a rozamientos, razón por la cual deberá ir cubierto.
El acoplamiento de la antena al receptor
Si tenemos la suerte de poseer un receptor de telecomunicaciones, es decir , un aparato especial para las ondas cortas, con sus entradas correspondientes, será necesario leer primero las instrucciones para cerciorarnos de la impedancia que requiere la antena.
Normalmente, los receptores de banas amateur tienen una baja impedancia, entre 50 y 75 Ohmios, mientras que los utilizados para todo el espectro de las ondas cortas, o por lo menos, de varias bandas internacionales, es alta, entre 400 y 2000 ohmios.
Para el escucha corriente, es mejor este último caso, es decir la impedancia alta, ya que podremos utilizar un cable sencillo de bajada, con buenos resultados. Los receptores domésticos tienen casi todos una impedancia alta. En este caso el mejor bajante será un cable coaxial. Importante es también que el bajante tenga una longitud relativamente corta, en lo posible sin dobleces pues, generalmente, entre más largo sea el bajante mayores serán las pérdidas.
Las características del suelo por debajo del sitio de escucha
Son asimismo un factor, relativa importancia, sobre el que no podemos influir mucho. Los suelos salinos, proporción de minerales de hierro son excelentes para la recepción. En ocasiones algunos radioaficionados preparan el suelo con sal y otros minerales al instalar una antena vertical.
La altura del sitio de escucha sobre el nivel del mar
La altura del sitio de escucha sobre el nivel del mar, entre más alto mejor. No obstante este factor es de importancia muy relativa, y vale más que todo para la recepción de frecuencias muy altas. Para las ondas cortas este punto carece de trascendencia.
Finalmente, algunas consideraciones generales que deberán tenerse en cuenta al construir una antena : Dos o más antenas de longitud y dirección diferentes son mejor que una sencilla. Pero será necesario separar adecuadamente las antenas entre sí para evitar la interacción.
Midan cuidadosamente el espacio disponible para la elección de la antena.
Midan el alambre requerido, cortenlo y limpien todas las conexiones entre antena y bajante, enróllenlo y suéldenlo. Si no poseen soldador eléctrico, lo mejor será enrollarlo cuidadosamente y cubrirlo con cinta aislante.
Colocar los aisladores en las puntas. La antena no debe de estar demasiado tensa, ni demasiado floja. Y recuerden que, en casos especiales, han de tener en cuenta eventuales permisos de autoridades o de los vecinos adyacentes, si es que la antena pasa sobre terrenos ajenos.
Fuente: ORF-Radio Austria Internacional
El Radioescucha 