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ANTENA “Ioio” para SATELITES | Radioaficion Ham Radio

ANTENA “Ioio” para SATELITES

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LA ANTENA “Ioio” Y LOS SATÉLITES de Radioaficionado

Hay dos formas de trabajar los satélites de radioaficionado en la modalidad de fonía en FM de una manera eficiente, una de ellas es sentado en nuestra casa con un compleja estación y otra, en portable o móvil con un Walky en una mano y una antena en la otra. Lo que está claro es que cualquiera de ellas requiere conocimiento y destreza. En este artículo trataremos de hacer el trabajo desde portable mas sencillo.

Todos hemos leído algo sobre las posibilidades de trabajar los satélites LEO de FM con un Walky y su correspondiente antena telescópica, a ser posible de alta ganancia (Foto 1). Y no os voy a engañar es posible, pero hace falta bastante destreza y habilidad para rescatar las señales del ruido, orientar la antena, cambiar frecuencia y además no volverse loco. Por esta razón cualquier ayuda que tengamos será bienvenida.

Hace unos años la imaginación de los radioaficionados que trabajan esta modalidad dio como fruto una antena llamada "Arrow". Se trata de una antena de mano que consta de dos yaguis montadas en un solo boom a 90° (Foto 2), una de VHF de tres elementos y otra de UHF con 7 elementos, ambas se alimentan a través de un diminuto duplexor. Se trata de una antena de polarización lineal con suficiente ganancia en ambas bandas para trabajar los satélites LEO de FM con un Walky cómodamente, montada y lista para usarse mide 1.5 metros de longitud y es tridimensional. Sobre la construcción de esta antena ya publiqué en esta revista un extenso artículo en Enero de 2.005. Claro está que la original es mucho mas ligera de manejar que la que nosotros podamos construir, pero no tengáis duda que igual de efectiva.

Pero esta antena, tanto la original como la que os propuse tienen una ventaja que tiene "efectos secundarios". La gran ventaja es que se puede desmontar completamente, de forma que se puede guardar incluso en una maleta, para llevarse de viaje en avión o enviarse por correo. Pero esta ventaja se vuelve contra nosotros cuando trabajamos con ella, por que entre montarla y desmontarla bien se puede tardar 10 ó 15 minutos, y resulta que este es el tiempo que tarda en pasar un satélite LEO. En total necesitamos media hora para trabajar una pasada. Esta desventaja nos vuelve perezosos a la hora de trabajar esta modalidad de radio.

Teniendo en cuenta estos precedentes empecé a darle vueltas a la cabeza a ver como se podía construir una antena que reuniera las siguientes condiciones:

1. - Que fuera lo suficientemente ligera para poder trabajar con ella en la mano.

2. - Que tuviera la suficiente ganancia que permitiera trabajar los satélites LEO con la suficiente señal para que disfrutáramos de ellos.

3. - Que mecánicamente estuviera en un único plano (bidimensional), y que su ensamblaje fuera como mucho en dos tramos enchufables sin mas. Así se podría guardar en el maletero del coche sin ocupar mucho espacio y el montaje sería inmediato.

Seguramente que con estas premisas se pueden construir varios modelos. Pero la pregunta era ¿Qué tipo de antena tiene la ganancia que una yagui en menos longitud de boom?. Bien la respuesta es las antenas cúbicas. Todos hemos leído que cuando una yagui no tiene muchos elementos, en la misma longitud de boom las cúbicas tienen mas ganancia. Pero una antena cúbica es tridimensional, por lo tanto ya no cumplimos una de las premisas a no ser que se pudieran plegar los cuadros. Este camino me pareció mecánicamente complicado.

Entonces me acordé de otro tipo de antenas que diseñó nuestro colega Jerry K5OE. Partió de una antena comercial que fabrica la casa M2 que se denomina Eggbeater, la cual es omnidireccional y consta de dos loops enfasados para conseguir polarización horizontal en el horizonte y circular en su parte superior. Jerry modificó la dimensión de sus cuadros para convertirla en una antena directiva de polarización circular. Los resultados fueron y son extraordinarios y hoy en día muchos radioaficionados trabajan con ellas exitosamente, Jerry denominó su diseño TPM II (Foto 3).

Aprovechando la experiencia que me brindaron los diseños del amigo Jerry y teniendo en cuenta que para trabajar en portable no es necesario polarización circular, puesto que la polarización lineal y el giro de muñeca en 90° son suficientes para encontrar la polaridad exacta del satélite. La antena podría quedar reducida a un reflector y un cuadro que forman un único plano, esto haría que mecánicamente fuera bidimensional. Aquí ya había cumplido las tres premisas que me había propuesto, ahora se trataba de darle forma al conjunto.

Pero en este punto me asaltaron varias dudas, ¿Como se comporta eléctricamente una antena de cuadro?, ¿Necesitaría adaptar impedancias?. Para encontrar las respuestas tuve que desempolvar el Antenna Book y estudiarme de nuevo todos los capítulos concernientes a las antenas de cuadro y líneas de adaptación de impedancias. La teoría dice que una antena de cuadro tiene una impedancia de 100 Ohmios esto quiere decir 1:2.0 de estacionarias, pero seguí leyendo y vi que se puede adaptar a 50 Ohmios utilizando un latiguillo de cable de 75 Ohmios, de longitud igual a Vi de onda teniendo en cuenta el factor de velocidad del cable (Ley del Vi de onda, francamente interesante). Este sistema es muy utilizado para trabajar cuadros en HF.

ANTENA “Ioio” para SATELITESANTENA “Ioio” para SATELITES

Como a la realidad no llega nada, le pedí a Tomás EA4BUG que me prestara su analizador de antenas, un MFJ259-B. El analizador mostró a lo largo de las bandas de VHF y UHF una impedancia entre 40 y 75 Ohmios, esto se traduce en una relación de SWR entre 1:1.3 y 1:1.9. A la vista de esto resultados llegué a la conclusión de que no merecía la pena complicar la antena haciendo latiguillos de enfase para adaptar la impedancia. Además la antena sería mucho mas sencilla eléctricamente, lo cual es un punto importante si queremos tener éxito su construcción.

ANTENA “Ioio” para SATELITES

En esta imagen teneis las dimensiones de la antena. El boom de la antena es tubo de PVC de 25 mm. de diámetro exterior pero del que se emplea en instalaciones eléctricas no en fontanería, pues el primero tiene menos espesor de pared y por lo tanto menos pesado y con resistencia suficiente para nuestro montaje. Los elementos van montados atravesando el boom y para que no se deslicen a través de los agujeros se han situado unos prisioneros. Estos prisioneros se han construido con regletas de conexión de instalaciones eléctricas (clemas), de diámetro apropiado y que se han partido a la mitad, puesto que con un solo tornillo es suficiente. Estas regletas son a la vez, en los elementos radiantes, el punto donde soldaremos el cable coaxial (Foto 4). Los elementos radiantes se pueden hacer de cualquier material que sea ligero y con la rigidez suficiente, puede ser un alambre acerado, o como en mi caso, que se ha construido con varilla de aluminio procedente de líneas de alta tensión muy antiguas, donde se empleaba una aleación denominada "aldrey". El punto final de los cuadros está doblado 90°, de forma que evita que se puedan salir del boom.

En el caso de que se vaya a utilizar la antena con una única emisora full-duplex, que es el caso mas general en los satélites de FM, es necesario instalar un duplexor. En mi caso he cogido uno que tengo por casa y he adaptado al boom (Foto 5). La longitud de coaxial desde los elementos radiantes al duplexor y desde este al conector de antena no son críticas, aunque bien de una longitud a otra puede cambiar algo la ROE pero nunca fuera de los márgenes que he comentado anteriormente, esto es como consecuencia de que la antena en el punto de resonancia no tiene los 50 Ohmios deseables.

Por último aconsejaros que utilicéis conectores "BNC" o "N" con preferencia a los "PL" para estas frecuencias, así como el mejor cable que podáis encontrar, en mi caso es RG223 que siendo un cable de la misma sección que el RG58 tiene menos pérdidas. Si queréis que la antena quede mas coqueta, la marca ARROW vende un microduplexor que soporta solo 10 Watios, pero que cabe dentro del boom, su precio son unos 60 $. Si vais a utilizar la antena en lugares frecuentados también es aconsejable instalar unos tapones en el extremos de los reflectores, para no dañar a nadie que esté en las inmediaciones.

Después de todo este trabajo quedaba probar el conjunto, se midió la ROE después de instalar el duplexor, por si este introducía algún cambio, pero los valores eran similares. Como nuestra antena de referencia para trabajar satélites en portable es la ARROW, se hicieron pruebas con señales terrestres procedentes de repetidores, tanto en VHF como en UHF en FM. En VHF fue sorprendente, obtuvimos mejores resultados que con la ARROW, pero en UHF las señales eran sensiblemente mas débiles. Después de todo eran unos resultados razonables, puesto que la ARROW tiene 3 elementos en VHF y 7 elementos en UHF.

Nota: Este artículo fue publicado en la Revista mensual de Unión de Radioaficionados Españoles en Febrero de 2006, y en la Revista bimensual de AMSAT en Nov./Dic. de 2005.

Aqui Podeis descargar el documento completo en pdf

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