La Piporra Gorda

Tras los magníficos resultados obtenidos en los diseños monobandas para 21 MHz y 14 MHz anteriormente publicados en las revistas de agosto 2014 y diciembre 2014, pensé en experimentar e intentar colocar ambos diseños juntos, en el mismo boom, creando una bibanda, o, como algunos le llaman ahora, duobanda.

Aprovechando que el boom es de un largo similar, y que ambas son de cuatro elementos, parecía factible e interesante encajarlas y hacer una bibanda. Pero no quería hacerlo a cualquier precio, quería que ambas bandas se comportaran como sus equivalentes monobandas.

Siempre se ha dicho, y con razón, que no hay mejor antena que la monobanda.
Supongo que el mayor problema son las interacciones y resonancias. Por eso pensé en las bandas de 15 m y 20 m. Podría ser factible ya que no coinciden las resonancias, cosa que sí ocurriría entre 10 m y 20 m por ejemplo, por eso he dejado 10 m aparte, ya que 14 MHz x 2 son 28 MHz, por lo que siempre va a haber ahí un problema de resonancias entre 14 y 28 MHz, son múltiplos. Quizás se podría hacer otra bibanda 6 m y 10 m, ya que no son múltiplos.

En cuanto me puse al trabajo de intentar encajar ambos diseños, enseguida me di cuenta de que si quería mantener el mismo alto rendimiento de las monobandas, no podría hacerlo como parecía al principio, con solo cuatro elementos compartidos. El problema es sobre todo la parte trasera de la de 21 MHz (driving cell). Necesitaba distancias menores que las que el diseño de 14 MHz ofrece, y viceversa, si reducía las distancias, perdía rendimiento en 20 m. No había forma de encajar ambos sin una pérdida grande de rendimiento.

Al final opté por la solución más sencilla pero sin perder rendimiento, esto es, mantener los cuatro elementos compartidos, pero añadiendo un elemento más, solo para el excitado de 21 MHz, situado en su lugar óptimo. El resto de los elementos, los reflectores y directores, encajaron sin mayores problemas.

De esa manera, pude lograr en ambas bandas el mismo rendimiento que si fueran monobandas separadas. Se podría hacer sin ese elemento extra, con los cuatro originales (como algunos modelos comerciales que hay en el mercado), pero perdía bastante rendimiento, menor ganancia, por lo que no me gustó la idea. De todas formas, ese elemento extra se puede hacer con un truco, que explico más adelante.

En cuanto al tema de la alimentación, de momento, he dejado las alimentaciones independientes, cada una con su respectivo balun 1:1.
Se podría poner una alimentación única, pero a mí no me gusta mucho, por las posibles interacciones. Prefiero un conmutador remoto, o bajadas independientes.

He logrado poner (era la primera vez y no fue fácil) en la misma gráfica las curvas de ROE del diseño del simulador 4NEC2, junto con las medidas reales tomadas a la antena, con un analizador RigExpert (gracias, BigSignal).

Las gráficas azules provienen de la simulación con 4NEC2. Mientras que las rojas son las medidas reales realizadas a la antena con un analizador RigExpert.

Lo primero que podemos observar es que ambas curvas son casi idénticas. Eso corrobora lo bien que trabajan estos programas simuladores, y eso que para el 4NEC2 yo solo dispongo del motor libre NEC2. Se supone que el motor NEC4 (el cual no tengo) aun ofrece algo más de precisión.

Lo segundo que se aprecia es el desplazamiento que hay entre gráficas. Esto es debido a que yo suelo simular con hilo de cobre desnudo (por defecto), y en este caso la antena se construyó con hilo de cobre con funda de PVC. Esa funda disminuye el factor de velocidad entre un 2 % y un 3 %. Eso quiere decir que si uno tiene un diseño con cable de cobre desnudo pero va a construirla con cable con funda plástica, hay que reducir los tamaños de los cuadros un 2 % o 3 % cada uno (aproximadamente), dejando las posiciones de los cuadros en el mismo lugar del boom. En este prototipo parece que hemos reducido de más y han quedado centradas un poco altas. Quizás habría que reducir un poco menos, sobre un 2 % sería suficiente. Para cortar más siempre hay tiempo.

Por último podemos ver que el ancho de banda es magnífico, sobre todo la de 21 MHz, que cubre la banda entera perfectamente.
Quizás la de 20 m queda un poco más justa, la curva no es tan plana como la de 21 MHz (tendré que tratar de mejorarla), pero aun así cubre prácticamente toda la banda, solo en los extremos se dispara un poco.

Esto del ancho de banda va relacionado con la ganancia de la antena. No podemos tenerlo todo. Como ya se ha comentado en anteriores artículos, si se amplía el ancho de banda, la ganancia baja, por lo que mantener la gran ganancia de esta antena en ese amplio ancho de banda no es tarea sencilla.

Las curvas de ganancia para 14 MHz y 21 MHz se pueden ver en las siguientes figuras.
Ambas son bastante planas.

En la banda de 20 m la ganancia al frente (en el espacio) ronda los 10 dBi, marcando el máximo de 10,35 dBi en 14.200 MHz, lo cual está muy bien.

En la banda de 15 m la ganancia al frente (en el espacio) ronda los 10,5 dBi , alcanza 10,75 dBi en 21.250 MHz. Por curiosidad, comentar que en 21.350 MHz pasa de ¡11 dBi!

Y eso es en el espacio, luego sobre el terreno hay que sumarle unos 5 dB más, aproximadamente (según la altura).
Esas cifras de ganancia son equivalentes a las yagi monobanda de cinco o seis elementos en un boom largo.

Con la antena de pruebas se han completado muchos contactos, y aunque no ha sido posible una comparación A/B entre bibanda y monobandas, sí se puede afirmar que la nueva bibanda tiene un rendimiento aparentemente igual que las dos monobandas por separado. Recibe igual de bien y ofrece una gran ganancia al frente, lo cual permite copiar muy bien las estaciones lejanas, incluso por el paso largo. Al mismo tiempo ofrece muy buena atenuación de los laterales y parte trasera. Los reportes de señal recibidos fueron igual que con las monobandas, tanto en QRP, 100 W y 600 W.

Con esta antena colocada a una altura de unos 20 m, en QRP con 5 W, los reportes desde la zona de Australia suelen rondar el S-5. Con 100 W o más ya pasan de S-9. Siempre dependiendo de la propagación y de las condiciones de la otra estación.

Resumiendo, esta antena logra un importante ahorro de espacio y materiales para todo aquel que quiera el máximo rendimiento de cúbicas monobandas pero en un solo boom. Para estaciones Dx o de concursos que tengan retos altos, es una gran opción.

A todo esto, si alguno se fija en la foto de la antena, verá que el quinto elemento añadido para soportar el excitado de 21 MHz no es el tradicional. Es el truco que decía antes.
Como la separación no es mucha, se han añadido unos pequeños soportes de varilla de fibra al segundo elemento, en forma de L (casi a mitad del segundo elemento). Con eso se logra el objetivo deseado, un soporte para el quinto elemento, y mecánicamente se ahorra un elemento nuevo completo.
Invención de Big Signal.

Cualquier duda o pregunta será amablemente contestada desde mi correo electrónico.

Por último, quisiera agradecer la colaboración de Juan Pedro, EA5IDG, de Big Signal, en el prototipo y las medidas.

Vídeo comparando una cúbica de dos elementos multibanda, con la cúbica bibanda del presente artículo.

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