Yagi monobanda para 80 metros y 40 metros
Recientemente diseñé una configuración de
yagis monobanda de 80m y 40m para EA5FKX
Andreu, que las está contruyendo para su
magnífico QTH y estación de concursos situado
a las afueras de Alcoy
La ubicación definitiva de las monobandas será
una torre autosoportada de 30 metros de altura
en el QTH de EA5FKX. Andreu es un reputado
instalador profesional de antenas de
telecomunicaciones y radioafición y sin duda una
de las personas más meticulosas y detallistas en
los montajes que conozco.
Los objetivos del diseño que nos planteamos en
cada una de las bandas fueron obtener la
máxima ganancia con un F/B de al menos 25 a
20 dB en el centro de su frecuencia de diseño.
La antena yagi de 80m debe además ser capaz
de poder funcionar con todas sus prestaciones
en todo el segmento de fonía, algo ciertamente
dificil incluso para un dipolo.
Las dos antenas comparten el mismo travesaño
(boom) de 12 metros de longitud total y contarán
con con alimentación independiente. La
ubicación de los elementos y sus dimensiones
se han optimizado para eliminar la interacción
entre las dos antenas.
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Para acortar la longitud de los elementos respecto a su longitud completa se utilizan bobinas de carga de
muy alto Q para minimizar pérdidas. Tambien se prestó atención a que no presentaran resonancia en
frecuencias del espectro de HF. La longitud máxima del elemento reflector es de 23,02 metros
Las bobinas de carga para los elementos de 80
metros están realizadas con tubo de cobre de
6,5 mm de diámetro formando 13 espiras de 18
cm de diámetro y una longitud total de 20 cm.
Estas generosas dimensiones redundan en que
el Q resultante de la bobina es superior a 1300,
una cifra que garantizará unas pérdidas muy
bajas.
El tubo de los elementos es aluminio 6061 T6
de alta resistencia.
Dimensiones de las yagi sobre un boom común
Lóbulo de radiación en 80m. La ganancia
máxima es de 6,6 dBi (en espacio libre) y el F/B
es de 25 dB
Lóbulo de radiación en 40m. La ganancia
máxima es de 7,9 dBi (en espacio libre) y el F/B
es de 23 dB
La yagi de 80m mantiene sus características de ganancia, F/B y baja ROE en un ancho de banda muy
pequeño (alrededor de 45 kHz) tal como es típico en las yagis de 80m con elementos acortados, sean
con bobinas o con cargas lineales. Para cubrir todo el segmento de fonía se ha diseñado una célula de
bobinas de carga conmutadas por relés que se situará en el centro de cada uno de los dos elementos.
El diseño minimiza el número de relés requeridos:
EA5FKX 2º operador sujeta una de las
bobinas de 80m, dando una idea de su tamaño
real (foto EA5FKX)
Bobina de carga de 80m made in EA5FKX. El separador
de los elementos es una barra maciza de fibra de vidrio
torneada. Las placas que dan firmeza a la bobina son de
baquelita y se sujetan en los elementos con cuatro Z de
aluminio. (foto EA5FKX)
(foto EA5FKX)
Detalle de la bobinas de 80m. (foto EA5FKX)
Las bobinas están esmaltadas con varias capas
de esmalte protector de alta calidad para
intemperie. Se ha asegurado también que la
conexión entre el cobre y el aluminio 6061 T6
se haga a través de arandelas compatibles
galvánicamente. Adicionalmente se ha usado
pasta conductora anti-intemperie para
garantizar la durabilidad de las conexiones.
Bobina de carga para 40m.
Consiste en 6,5 espiras con un
diámetro de 17 cm y una longitud
total de 10cm. El Q estimado de esta
bobina es superior a 1500. El
conductor es tubo de cobre de 6,5
mm de diámetro. (foto EA5FKX)
Andreu EA5FKX ha contruido la célula de conmutación de segmentos de la banda con relés
convencionales de alta potencia. Quizá fueran recomendables los relés de vacio, pero su alto coste no
justifica ninguna diferencia apreciable si se usan relés adecuados suficientemente bien protegidos de la
intemperie.
Los relés escogidos han sido ampliamente probados en varios conmutadores remotos de antenas
construidos por Andreu y presentan unas pérdidas en HF despreciables. Para asegurar la durabilidad del
sistema de conmutación tanto las bobinas como los relés y la bobina del beta-match están ubicados en una
caja de plástico de alta resistencia y hermética.
La impedancia de estas dos antenas yagi ronda los 25 ohms. Para adaptar la impedancia a los 50 ohms del
cable de alimentación se escogió un adaptador beta-match. Las ventajas del beta-match son su nulo
mantenimiento, bajas pérdidas y que la alimentación queda cortocircuitada en DC lo que permite reducir el
ruido de descargas estáticas. El adaptador beta consiste en una bobina intercalada en paralelo en el punto de
alimentación. Para que funcione debemos acortar la longitud del elemento excitado de modo que aparezca una
impedancia capacitiva de unos 25 –j25 ohms, que en paralelo con la impedancia de la bobina del beta-match
(hairpin) permitirá ofrecer los 50 ohms requeridos.
Elemento excitado: sistema de conmutación del
segmento de la banda de 80m. La caja de PVC contiene las
bobinas de carga conmutables por medio de relés, la bobina
“hairpin” del adaptador de la alimentación y el balun 1:1
toroidal. Esta caja se sitúa en el boom junto al elemento
excitado. (foto EA5FKX)
Bobina del beta-match y balun 1:1 de la yagi
de 40m. El ancho de banda para ROE<2:1 es de
unos 170 kHz, por lo que no se requiere
conmutación del segmento de banda. (foto EA5FKX)
Bobina del beta-match y balun 1:1 de la yagi
de 80m. El uso de conectores N minimiza
pérdidas y reduce el mantenimiento. La bobina
del beta-match permite ser alargada o contraida
para ajustar la ROE tras instalar la yagi en su
posición definitiva. (foto EA5FKX)
Placa de sujección del excitado de 40 m al
boom La caja estanca incluye la bobina del
adaptador betamatch y el balun 1:1 sobre toroide
de ferrita. (foto EA5FKX)
Detalle de la placa de sujección de los
elementos. El aislante es de fibra de vidrio
mecanizada y su grosor permite un muy bajo
acoplo capacitivo entre el elemento y el boom. La
forma en U de la placa maximiza su resistencia
mecánica frente a diseños convencionales planos.
(foto EA5FKX)
Placas de sujección de los elementos de 40 m
al boom. El vástago vertical sobre la placa de
unión al boom sujeta los tensores de cable
Dyneema (no conductor) que contribuyen a reforzar
los elementos.(foto EA5FKX)
El mecanizado del boom de 12 metros se realiza
en un torno de precisión. El boom consta de tres
piezas, siendo el tramo central de una sola pieza de
6,5 metros para máxima resistencia. Su diámetro es de
11,5 cm. En la foto se muestra el mecanizado del
boom de la long yagi de 20m que irá encima de las
monobandas de 80m y 40m. (foto EA5FKX)
Este rotor Prosistel será el encargado de girar
el monstruito. (foto EA5FKX)
Amortiguador de par de torsión, Para evitar
roturas por el enorme momento de inercia de la
antena se instala este amortiguador de par entre el
rotor y el mástil. (foto EA5FKX)
...CONTINUARÁ...
Bobina (hairpin)
del adaptador
beta-match
Conector N de
alimentación de la
antena
Balun 1:1 sobre
toroide de ferrita
RL4
Bobina de carga
del lado derecho
del elemento
excitado
RL3
RL6
RL5
Línea de control
de los relés
Bobina de carga
del lado izquierdo
del elemento
excitado
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