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Máximo Martín
QTH Locator IN53ui
EA1DDO@HoTMaiL.com

Antena Vertical para 40m

Alto rendimiento y tamaño completo para 7 MHz

Cuando por alguna razón alguien no puede poner en casa antenas decentes, una de las alternativas es usar algo desde el coche, o en portable.
En el último CQWW que participé, en el 2019 (100w y caña de pescar en el jardín) en 40m monobanda, SO40 LP, me quedé con un buen sabor de boca dadas las limitaciones, pero empecé a pensé como mejorar.
Lo que se me ocurrió fue hacer algo desde el coche cerca del mar.
En este momento bajo del ciclo solar,las bandas altas no están muy bien de propagación, además hay muchas estaciones con antenas grandes. Por otro lado, las bandas muy bajas complican mucho las antenas en portable, así que la elección sería 40m, y para aumentar el rendimiento lo haría cerca del mar.

Tengo que decir que antes de tomar ninguna decisión, le pedí su opinión al mi amigo Duncan EA5ON.
Duncan lleva años usando verticales en móvil a orillas del mar. Nadie mejor que él para recibir algunos consejos e ideas, cosa que siempre hay que agradecer.

Versión 1

La idea sería una antena vertical, tamaño completo para 7 MHz.
Como ya tengo unas cañas de pescar de casi 10m de largo, sería un buen soporte para esta antena. Así que me puse a diseñarla en el 4NEC2.
Empecé con el típico radiador vertical de 1/4. Como sería algo en portable debería minimizar la complejidad, así que decidí poner solo dos radiales elevados y sintonizados.
Como mi coche tiene unos dos metros de altura, y pensaba sujetar la antena con ayuda del coche, pues situé la antena por encima de los dos metros de altura, con la ayuda de un mástil telescópico de aluminio que tengo.
Ya en el 4NEC2 empecé a jugar con los radiales para llevar la antena a 50 OHm.
La antena quedó bien, como se ve a continuación, el radiante mide 10.28m de altura, los radiales son de la misma longitud.

 
Antena Vertical para 40m v1

Me parecía bien como punto de partida, pero, además de ser un poco larga, pensé añadir un sombrero capacitivo.
Los sombreros capacitivos provocan dos cosas; lo primero es que se puede hacer la antena un poco más corta. Lo segundo es que las corrientes se desplazan hacia el extremo superior con que cual mejoramos el rendimiento.
Así quedaría con sombrero capacitivo, formado por cuatro conductores formando una cruz, de 50cm cada uno.

 
Antena Vertical para 40m v2

Con el sombrero capacitivo pasa de medir 10.28m a 9.40m de altura, más manejable físicamente y, como dije antes, aumentamos el rendimiento moviendo hacia arriba las corrientes por lo que aumentamos el rendimiento general.

He modelado la antena con y sin sombrero capacitivo para que se vea la diferencia.
A la izquierda con sombrero capacitivo, a la derecha sin el.
Las corrientes son las líneas verdes, que las marqué con una flecha negra.

 
Antena Vertical para 40m v4

Se ve claramente que la de la derecha tiene todas las corrientes concentradas en la parte baja. En la parte de arriba disminuyen hasta cero en la punta.
En la antena de la izquierda las corrientes son más uniformes y cubren desde la arriba hasta abajo.
Fijarse también en la intensidad de la corriente, el color rojizo y amarillo, del radiante. En la izquierda, el rojo casi llega arriba, mientras que en la derechano pasa de la mitad. Esas corrientes más uniformes de arriba abajo significan que va a recibir y transmitir mejor, mayor rendimiento.
Como se puede observar, el sombrero capacitivo no radia casi energía.

Ya solo para rizar el rizo...
Como el siguiente concurso donde probar la antena sería el ARRL de Marzo, solo necesitaría una dirección de radiación, así que pensé en dejar un solo radial con lo que reducía el espacio de instalación y podría darle algo de direccionabilidad.
El siguiente sería el diseño definitivo.
Según NEC la ganancia rondaría los 4.7 dBi, ¡ a tan solo 5 grados de elevación !

 
Antena Vertical para 40m v3

Los días previos corté en casa los cables a las medidas que me dió el 4NEC2, y preparé todos los herrajes, soportes, mástil, etc. También llevé un choque que tengo con dos toroides que ofrece más de 10000 Ohm de impedancia de choque en 7 MHz.
El viernes, cuando acabé de trabajar, metí todo en el coche y fui por primera vez a la playa seleccionada desde Google Maps.
Llegué ya con la oscuridad, y me puse a montar todo. No me llevó mucho tiempo, menos de una hora incluyendo antenas, radio, portátil, etc.
Lo primero que hice fue conectar mi VNA KC901S+ a la antena, y cual fue mi sorpresa al ver la gráfica de abajo; 1:1.7 cerca de 7 MHz. Sin ajustar nada, tal como vino de casa.

 
Antena Vertical para 40m VSWR

Como ya era un poco tarde, al ser noche ya estaba oscuro, y la verdad, estaba un poco cansado, pues ya no toqué nada, deje la antena tal cual, el acoplador de la radio dejó la ROE en 1:1 fácilmente.

Al final solo estuve concursando la primera noche. El sábado decidí recojer e irme.
En esas cinco horas de concurso, más unas horas de Dx previas al concurso, pude comprobar como la antena funcionaba muy bien. Una parte sería gracias a la antena, y otra parte a estar en una playa.
El nivel de ruido era muy bajo, S1 o S2, por lo que, antes del concurso, pude copiar y contactar con estaciones de Australia, Caribe, por supuesto toda Europa y Norteamérica.
Ya en el concurso de la ARRL hice contactos con estaciones desde Nueva York hasta Florida, desde Texas hasta Nebraska, y desde Washington y Oregon hasta California.
Yo creo que algunas de esas estaciones también estaban con 100W como yo, por lo que la antena me sorprendió por su buen rendimiento y muy buena recepción.
 
24/03/2020 Confirmado. Alan WD0BGZ desde Nebraska, ha sido muy amable y me ha confirmado por correo sus condiciones de trabajo; dipolo rígido y 100w.
Me hace ilusión por haber logrado el contacto con antenas simples y 100w a ambos lados, durante un concurso como el ARRL.
 
George K5TR tuvo la amabilidad de emviarme mi audio, tal como lo recibió en Texas.
 

En algún momento del concurso vi que yo copiaba más que algunas estaciones con Yagi.

Ya estoy pensando en mejorarla, sobre todo el sombrero capacitivo.
 
Aquí publicaré la versión 2...

A continuación hay un corto vídeo que hice de la instalación, donde se puede ver la antena, el entorno, radio, etc.

Versión 2

Durante los siguientes días después del concurso, ya estaba pensando y estudiando como mejorar la antena. Encontré dos frentes donde mejorar; el sombrero capacitivo y el hilo del radiante.
Después de estudiar el tema, simular todo en el 4NEC2, hice unos cambios al sombrero capacitivo. Básicamente, pasó de cuatro a ocho brazos, y luego uní las puntas de los ocho brazos, creando un círculo u octagono. Eso mejora bastante el rendimiento.
Por otro lado, cambié el hilo de cobre de 1mm de diámetro del radiante, por uno de 5mm de diámetro, un coaxial de TV/SAT conectando la malla solamente.
Con esos dos cambios, la antena mejora un poco más.
Los radiales no cambiaron.
Las medidas finales fueron 8.90m de largo para el radiante (quedó 8.50m después de ajustarla en mi jardín), y 8.1m para los dos radiales elevados (con hilo de cobre de 1mm de diámetro).

Debido al tema del coronavirus (cuando escribo esto es 24 de Marzo del 2020), no he ido a la playa como tenía planeado. Así que he instalado la antena en el jardín de mi casa. Ya se que no es lo mismo que una playa pero no tenía otra opción.

A continuación hay un vídeo mostrando las mejoras de la versión 2, y como ha quedado instalada en el jardín.

 
 

Una cosa que he notado los primeros días es que la antena recibe bastante bien desde mi jardín, pero no tanto como en la playa. Aún así he copiado Australia, Norteamérica, etc.
Más o menos como era de esperar.
Pero la gran diferencia respecto a la playa, aparte de recibir un poco menos, es el ruido de fondo.
En la playa no tenía ruido ninguno. Es que además de ser playa, no hay casas en varios kilómetros a la redonda, está bastante aislado.
El jardín de mi casa está rodeado de casas. En 100m a la redonda debe haber como 50 casas. Todo esto en medio de un pueblo, el ruido no baja de S5 en el mejor de los casos.
Eso quiere decir que no voy a poder copiar estaciones que me lleguen menos de S5...

Antena Vertical para 40m

Ya terminó el concurso CQ WPX SSB 2020, y como lo había planeado, participé para probar ésta antena, así que lo hice SO 40 LP.
La propagación estuvo mala, supongo que por estar en mínimos del ciclo solar. El amanecer estuvo bien, el anochecer también, y casi nada entre medias.
Aún así la antena se comportó muy bien. Hay que recordar que estaba en el jardín de casa, no en la playa.
Pude contactar con estaciones desde Mongolia hasta Norteamérica, y desde Islandia o Noruega hasta Brasil.
Esta vez no pude copiar Australia ni Japón, pero creo que fue así para la mayoría, sobre todo sin antenas directivas.
El nivel de ruido no fue muy alto, entre S4 y S8, dependiendo del momento del día. Como ya comenté antes, el ruido es por el lugar, la misma antena en la playa no tiene ruido ninguno.

Ya como resumen, puedo decir que estoy mun contento con el rendimiento de la antena. Recibe y transmite muy bien, lo que demuestra un alto rendimiento.
Y el costo de los materiales es bajo, solo una caña de pescar (u otro tipo de soporte, bambú, etc.) y unos metros de cable de cobre. Y un choque de RF.