(Como trabajar con satélites de forma sencilla)
Dice un dicho popular en México: “Cada maestrito tiene su librito”, o lo que es lo mismo, cada quien tiene su propia forma de ver y hacer las mismas cosas.
Y tratándose de radio afición, nada es más cierto ya que existen infinitas maneras y combinaciones para realizar las mismas actividades. Sin embargo hay premisas que nunca pueden ser ignoradas y una de ellas es que el elemento MAS IMPORTANTE de cualquier estación de radio es y siempre será la ANTENA, aun antes que los equipos de radio, aun antes que las fuentes de energía y los diversos accesorios que podamos incorporar a nuestras estaciones.
Dependiendo de nuestros presupuestos y situaciones particulares; si cuentas con un perfecto ambiente, espacio libre disponible, línea de vista con bajo horizonte hacia los 360 grados de tu localidad y una cantidad de dinero suficiente para comprar antenas direccionales automatizadas con rotores y un excelente sistema de radios, adelante… ya estás listo!
Pero qué pasa cuando cualquiera de estos factores (o varios) se convierten en obstáculos para poder trabajar con satélites?
En ingeniería existe una regla estadística llamada 80/20 que dice que para poder solucionar un problema “siempre debes solucionar primero el factor más relevante (80%), y después solucionar los siguientes (20%)…”. Y adivinen cual es el factor primordial?
Pues las antenas…
Y basado en la experiencia de muchos radioaficionados a satélites, las soluciones pueden ser diferentes dependiendo de nuestras necesidades:
La solución para estaciones móviles pudiera ser usar antenas portátiles. Estas antenas pueden ser realmente efectivas.
… Y también pueden funcionar como estaciones de base.
Portátiles:
En este popular segmento encontramos varias opciones, como las populares antenas Arrow VHF/UHF que tienen una gran aceptación en la comunidad satelital y de las cuales existen variantes y opciones incluso para ser fabricadas por nosotros mismos.
Ver mi artículo: https://crecj.org/mi-propia-antena-para-satelites/
 | O podemos optar por otros diseños como las logarítmicas ELK 2M/440L5 de doble banda (que también pueden ser replicadas por nosotros). |
… y por supuesto cualquier combinación de antenas Yagi doble banda para las cuales existen muchas opciones y esquemas disponibles en Internet.
Pero qué pasa si yo deseo trabajar desde mi casa?
 | Pues para esto existen varios modelos motorizados de antenas direccionales que generalmente son las mejores opciones para trabajar desde base (aunque ciertamente NO son las opciones más económicas o las más simples de instalar y operar). |
Ver mi artículo:
Y aquí se pone interesante…
Resolvamos primero el factor MAS IMPORTANTE
Cuál es nuestro objetivo y cuál es el principal factor a resolver?
En las comunicaciones satelitales debemos “cubrir” cualquier posible trayectoria de los satélites LEO, es decir… nuestras antenas deben poder recibir y transmitir hacia cualquier dirección en un azimut de 360 grados, y además como los satélites son estaciones móviles que se desplazan por el cielo, debemos procurar que la mayor cantidad de energía sea radiada sobre nosotros, a diferencia de las comunicaciones normales de VHF y UHF donde se requiere que las energías se dirijan y se reciban hacia el mismo nivel de altura. Es lo que hacen las antenas motorizadas; buscan la trayectoria del satélite en tiempo real, y lo siguen para tener la mejor calidad de señal.
En términos técnicos simples esto significa que requerimos antenas con un patrón de radiación que incluya estas características:
- Que sea Omnidireccional (dirigido a 360 grados)
- Y que los lóbulos también apunten hacia arriba
Combinando estos 2 requisitos, obtenemos lo que en ingeniería se conoce como patrón “ISOTROPICO”. Que aunque es muy parecido al patrón Omnidireccional se diferencia en que también se incluye radiación “hacia arriba”.
Patrón Omnidireccional:
Patrón ISOTROPICO:
.. Y adivinen que…
Cualquier antena vertical puede ser ajustada para simular un patrón isotrópico que nos permita trabajar con satélites de radioaficionados.
Pero no todas las antenas verticales son aptas para este fin, ya que por una parte necesitamos que la antena tenga la suficiente sensibilidad para recibir las débiles señales de los satélites y las verticales se caracterizan por tener un relativo nivel alto de ruido, y por otra parte no todas las verticales tienen lóbulos verticales ALTOS, porque una antena de ¼ de onda no es igual que una 5/8 y una antena con carga es diferente a una antena sin carga.
Como hemos visto en otras ocasiones (https://crecj.org/instalacion-de-antenas-moviles/ ), la mejor opción para satélites con antenas verticales son las de ¼ de onda con plano de tierra ajustado hacia abajo, para que el patrón vertical sea lo más elevado posible y se comporte más como isotrópica que como omnidireccional.
Esta opción es un excelente modo de iniciarse en esta modalidad a bajo costo y de manera simple. (Recuerden que hay que hacer una antena para VHF y otra para UHF, o también pueden experimentar con antenas verticales de doble banda)
Estas antenas son fácilmente fabricadas usando las siguientes formulas:
¼ de onda para VHF 144.00MHz: (300 / 144.00MHz) * 0.25 * 0.96 = 0.5 (m)
¼ de onda para UHF 435.00MHz: (300 / 435.00MHz) * 0.25 * 0.96 = 0.166 (m)
Sin embargo existen otras opciones simples y con mejores prestaciones para operar satélites desde una estación de base, y es construir o comprar una antena diseñada para obtener este tipo de radiación ISOTROPICA que tanto buscamos…
La primera opción son las antenas HELICOIDALES que tienen la desventaja de ser difíciles de construir por sus características mecánicas y la complejidad de los cálculos para hacerlas resonar de forma exacta en ciertas frecuencias.
La segunda opción son las antenas tipo “Batidora de Huevos” (Eggbeaters), cuya principal desventaja es que requieren forzosamente de una adaptación de impedancia con baja perdida para que sean realmente de utilidad.
 | Ambos tipos de antenas ISOTROPICAS tienen las características de radiación ideales para satélites sin elementos móviles |
Y por último, pero con la ventaja de su extrema simplicidad, unos arreglos de antenas tipo MOXON (en fase y polarización vertical), que son fáciles de construir y presentan características peculiares que explicare a continuación:
Las antenas MOXON son la versión más simple del concepto Yagi, pues consisten de un elemento dipolo radiante y un elemento reflector, por lo que su patrón de radiación POLARIZADO es más ancho (menos direccional) que las Yagi completas que incluyen adicionalmente 1 o más elementos directivos (lo que aumenta proporcionalmente su direccionalidad), y es precisamente esta característica de direccionalidad ancha y que son antenas polarizadas lo que nos permite modelar un arreglo de antenas simples y apropiadas para satélites.
 Patrón de radiación de una Yagi simple de 3 elementos, comparado contra una Moxon (a la derecha) |  |
Las antenas Moxon tienen lóbulos front-to-back de aproximadamente 180 grados, son polarizadas y sus patrones son anchos y si combinamos estas características en un arreglo similar al siguiente básicamente estaremos logrando una antena omnidireccional de 360 grados, con alto ángulo de radiación vertical, simple, liviana y fácilmente adaptable a nuestros equipos de radio para satélite.
 Arreglo de 2 antenas Moxon interconectadas por la base de los reflectores, en polarización VERTICAL en fase de 90 grados y alimentadas con arneses de 50 y 75 Ω respectivamente para una banda en particularArnés 1 -> A y D Arnés 2 -> B y C | A conectada al núcleo del arnés coaxial de 50 Ω B conectada al núcleo del arnés coaxial de 75 Ω C conectada a la malla del arnés coaxial de 75 Ω D conectada a la malla del arnés coaxial de 50 Ω E es la interconexión de los reflectores unidos por la base y SIN conexión a los arneses. |
 | Esquemático de interconexión de los arneses coaxiales a los elementos radiantes (feeders) del arreglo de 2 Moxons cruzadas para una banda determinada. |
NOTA: Hay que fabricar un arreglo para VHF y otro para UHF
Para calcular las dimensiones se puede usar software para construcción de Moxon o algún tutorial ajustando las dimensiones para VHF y UHF, y para auxiliarse en la construcción de los arneses se pueden utilizar las siguientes medidas.
Para VHF:
2 cables de 75 Ω (cable de TV) = 433mm + 1 cable de 50 Ω (RG58) = 340mm.
Para UHF:
2 cables de 75 Ω (cable de TV) = 145mm + 1 cable de 50 Ω (RG58) = 114mm.
Quedando instaladas de la siguiente manera:
Saludos y como siempre…
Nos vemos en el siguiente artículo.
73 de Miguel Dario XE2UD
