Se precisa la tipografía "Symbol" en el sistema

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Presten atención a este dipolo. La primera vez que lo vi, creo que fue en al handbook de 1996 pag. 20-17, con el nombre de "Resonant feed line dipole". En esta dirección hay una descripción completa de Montgomery Northrup (N5 ESE): http://www.io.com/~n5fc/rfd.htm  (la imagen que acompaña este artículo fue tomada de su sitio web). La antena fue descrita por primera vez en QST de Agosto de 1991 por James Taylor.

 

 

 

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Lo que ustedes ven en la figura es realmente una antena Hertz alimentada al centro con bajada de línea coaxil de 50 ohms. Una rama del dipolo es ta hecha con alambre común y la otra rama es el lado exterior del blindaje del coaxil.

 

Para comprender el principio de funcionamiento conviene recordar que, en RF, la región exterior del blindaje de un cable coaxil (bastante superficial), existe como un conductor totalmente independiente del constituido por la región interior del mismo blindaje y está eléctricamente tan separada de la parte exterior como si efectivamente existiera un aislante convencional entre estas dos superficies conductoras, ¡ambas superficies conductoras, aunque parezca extraño, están aisladas por el mismo material conductor...!

Este interesante fenómeno se debe al llamado "Efecto Pelicular" el cual hace que la corriente de radiofrecuencia circule solamente por la zona cercana a la superficie de cualquier buen conductor (la corriente no puede penetrar en ellos y gracias a eso podemos emplearlos como blindajes).

Por tal razón, las líneas de trasmisión coaxiles están formadas únicamente por la superficie exterior del conductor central y la superficie interior del blindaje (entendiendo por superficie un espesor muy pequeño del material conductor).
De esta manera, la superficie exterior del cable en realidad no forma parte de la línea de trasmisión, es como si se tratara de un conductor independiente concéntrico; aprovecharemos este conductor independiente para construir una de las ramas del dipolo la cual, para todos los fines prácticos, se comporta como un conductor "hueco", por cuyo interior corre la verdadera línea de trasmisión...

Esta línea de trasmisión coaxil "interior", se encontrará al fin de su recorrido con el alambre unifilar de la derecha (una de las ramas del dipolo), por un lado, y con el lado exterior de la malla (a la izquierda del dibujo), por otro; en ese punto es donde efectivamente se conectan eléctricamente (para la RF) el lado interior con el exterior del blindaje que pasa a ser, entonces, la otra rama del dipolo.
Resumiendo, al final de la línea encontramos las dos ramas que constituyen un dipolo común y corriente, la de la derecha es el cable unifilar, la de la izquierda es la parte exterior de la malla del coaxil.

Para que la longitud de la rama constituida por la parte externa de la malla tenga el cuarto de onda reglamentario para ser una rama del dipolo, es necesario interrumpirla para la RF que circula por ella; por supuesto no podemos simplemente cortarla, pues cortaríamos también la superficie interior que, como vimos, si, forma parte de la línea. allí es donde aparece nuestra trampa "rara"...

 

Mi propósito consistía en emplearla como sugiere el amigo Montgomery, izada mediante un barrilete (cometa). Lo que no me convencía era la pobre impedancia de tales chokes para estar en el extremo de alta Z de un dipolo; si hubiera que elevarla haciéndolo autorresonante con sus propia capacidad, el peso que agregaría al conjunto no me alegraba. Aprovechando la visita de mi amigo Hugo Martínez (LU 9DR), nos dedicamos a realizar experimentos.

 

El choke de desacoplamiento no me gustaba en absoluto porque no tendría suficiente reactancia para interrumpir la corriente de RF en el cable en ese punto de alta impedancia, así que la antena estaba muy linda, pero estábamos seguros que no andaría bien en tal sentido (lo que no quiere decir que no funcionaría en absoluto).

Entre mate y mate cebado por la LU 2ET (Lucy), procedimos a verificarlo con un amperímetro de RF "ad hoc" realizado con un transformador de corriente construido con un foquito y un toroide enhebrado sobre la línea. Observa que el choke permitía pasar corriente. Si para resolverlo tuviéramos de agregar las espiras necesarias y/o núcleo, pesaría más de lo conveniente. Parecía que mejor sería una antena unifilar alimentada al extremo, pero esa solución tiene sus propios inconvenientes, estábamos en un callejón...

 

Fue así que las musas inspiradoras de los Radioaficionados se hicieron presentes. Se me ocurrió una solución mejor (que ahora resulta obvia), podría ser una modesta contribución de nuestra Radioafición a las millones de variantes de antenas publicadas...

La solución: reemplazar el choke con una trampa sintonizada en paralelo formada con unas pocas espiras del mismo cable coaxil arrolladas en forma de solenoide (igual que el choke pero con menos espiras), con un capacitor entre extremos del bobinado así constituido. Ambos terminales del condensador se sueldan a la malla como muestra la figura (la zona oscura representa la malla).
No he visto este método de desacoplamiento en la literatura que me parece útil para otras aplicaciones (como por ejemplo una trampa-balun o la antena "Pamperita" (clic aquí para visitar artículo), según veremos).

 

A la semana siguiente, Hugo  regresó con una trampa un tanto grandota pero muy prolijita que demostró funcionar de maravillas... nuestro "amperímetro" ya no registraba corriente más allá de la trampa...

Siendo casi de noche salimos a probarla, elevada por un Rokkaku. Funcionamiento "impecable". El nuevo sistema puede verse en la siguiente figura.
 

 

Generalidades acerca de las trampas

(Lo que sigue es válido para trampas de antenas en general).

Para que la trampa sea efectiva, es necesario que su impedancia sea mucho mayor que la existente en el extremo de la rama del dipolo que se forma con esta interesante configuración. La impedancia en ese punto del dipolo es muy elevada, fácilmente puede alcanzar los 5000 ohms o más. Para que la trampa sea tal, su impedancia en frecuencias cercanas a la de resonancia ha de ser de cuatro a diez veces mayor, esto significa valores superiores a los 20000 ohms o mejor.
La impedancia a resonancia depende del Q de la bobina y el capacitor y también de la relación L/C. Una relación L/C elevada produce a igual Q más impedancia que una L/C más baja. Comparando las curvas se ve claramente:

La curva roja corresponde al módulo de la impedancia de una trampa formada por un inductor de 1 mH en paralelo con un capacitor de unos 125 pF. El Q de la bobina es 100, por lo tanto su resistencia equivalente paralelo está en el orden de los 8900 ohms, que es el valor mostrado en el recuadro amarillo (la imprecisión es por la dificultad de colocar el cursor en el punto exacto).
La curva azul representa la impedancia de una trampa compuesta por un inductor de 20 uH en paralelo con unos 6,3 pF, también con un Q de 100, lo cual representa una resistencia equivalente paralelo de unos 177000 ohms. Vemos que con este par de valores la trampa es más eficaz para interrumpir el circuito, pero en el extremo inferior de la banda (no se muestra) cae a unos 50000 ohms. Una trampa formada con un inductor de 5 uH en paralelo con unos 25 pF podría funcionar.
Nótese que la curva roja aunque tiene menor Z es muy plana y amplia (poco selectiva), esa trampa se prestará mejor para otras aplicaciones (como puede verse en el artículo "La trampa balun").

Usos prácticos

• Aunque físicamente está alimentada al extremo, pero no requiere de transmatch porque su impedancia es la del dipolo común, tampoco toma de tierra pues es una Hertz en toda regla.
• Al no utilizar sintonizador el extremo del dipolo (donde está el tanquecito) puede estar alejado de los objetos cercanos reduciendo las pérdidas respecto de una Hertz alimentada al extremo directamente con el acoplador.
• Puede descolgarse fácilmente desde un balcón elevado para una operar provisoriamente con polarización vertical, sin necesidad de planos de tierra.
• Como requiere un solo punto de anclaje es fácil de instalar en campamentos y situaciones precarias.
• Con un barrilete (cometa) adecuado (recomiendo el Rokkaku) tendremos una antena eficiente y fácil de alimentar
• Si se construye con el brazo de alambre realizado con otra pieza de idéntico cable coaxil (usando únicamente la malla como un simple conductor), puede hacerse firme en un poste de CATV, de este modo tiene una buena chance pasar inadvertida al vecindario. Otro recurso para la lucha contra la sinarquía antiantenista que se ha apoderado de la mente de nuestro vecindario...

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