Antena móvil “Viuda Negra” Bi-Banda para 20 y 10 Mt.

Por XE1UD Miguel Darío

Cuando queremos operar estaciones HF móviles uno de nuestros principales retos es la selección e instalación de una o más antenas EFICIENTES para cada una de las bandas en las que queremos trabajar.

Esto implica obtener UNA antena multibanda que en la mayoría de los casos son poco eficientes y CARA$ además de voluminosas y/o pesadas, o comprar e instalar una antena para CADA BANDA deseada.

Las antenas móviles para bandas de HF como todas las antenas forzosamente siguen las leyes de la física, y si queremos que transfieran correctamente la mayor parte de la energía RF de nuestros radios por necesidad TIENEN que ser de gran tamaño y esto acarrea otras situaciones como el peso de los materiales, la resistencia al viento y los elementos ambientales, la vibración y esfuerzos mecánicos, y sobre todo la correcta ubicación e instalación eléctrica que nos permita obtener la mayor eficiencia de potencia radiada (ERP) ya sea en modalidad de baja potencia (QRP) o mediante equipos con amplificador.

Esto se complica sobre todo en los vehículos modernos que cada vez cuentan con más elementos y componentes electrónicos (WiFi, Bluetooth, sensores remotos, etc.) y cuyas carrocerías cada vez son más delgadas y fabricadas con materiales que poco o de nada ayudan a que podamos hacer funcionar bien nuestros equipos de radio.

La selección de este tipo de antenas no es una tarea fácil, pero afortunadamente existen en el mercado una amplia gama de antenas disponibles; unas mejores que otras y que ofrecen diferentes características operativas en diferentes calidades de materiales y sobre todo en una amplia gama de precios.

… O bien, la otra alternativa…

Fabricar nuestras propias antenas HF móviles

Si cuentas con elementos básicos de teoría electrónica (que se supone es un requisito de cualquier licencia de radioaficionado alrededor del mundo), y cuentas con alguna experiencia en este fascinante hobby y tus manos no son de porcelana, entonces ya cuentas con los elementos necesarios para ejercitarte en una de las ramas de la radioafición mas practicadas y apreciadas por algunos de nosotros y que es conocida en diferentes partes del mundo con diferentes nombres: “Cacharreo”, “Craftsman”, “DIY Ham”, “Construcción artesanal o experimental” y un largo etcétera….

Fabricar antenas no es una tarea fácil, y sobre todo si de móviles se trata, pues aparte de los indispensables cálculos matemáticos para hacerlas trabajar en las bandas de radio, se requieren otras habilidades y conocimientos elementales de materiales de construcción, un poquito de teoría mecánica y resistencia de materiales, además de contar con ciertas destrezas manuales como soldar, cortar, usar herramientas y más. Sin embargo el placer de poder diseñar (o clonar alguno de los muchos modelos disponibles de antenas), es muy satisfactorio y sobre todo refuerza los conocimientos de operación de telecomunicaciones que todos los radioaficionados deberíamos tener.

Otra de las ventajas (… aunque no siempre) es minimizar el costo de operación, pues fabricar antenas caseras generalmente involucra la reutilización de materiales y piezas disponibles en la mayoría de las estaciones de radioaficionados, aunque también en el mercado existen modelos de antenas mono bandas móviles muy económicas que pueden ser utilizadas, lo cual nos lleva a un tercer punto…

En algunas ocasiones nos vemos enfrentados con instalaciones “especiales” donde la de por si difícil tarea de escoger una antena de HF se complica como por ejemplo la instalación de antenas en casas rodantes (MotorHomes), autobuses, o carros súper compactos o con carrocerías hechas de materiales especiales como la fibra de carbono, aluminio, etc.

Y es ahí donde las habilidades de un buen “cacharreador” entran en acción…

En vez de tratar de buscar una antena específica que cumpla con una larga lista de requerimientos, podemos partir de esa misma lista para diseñar y construir esa preciada antena para que se adapte específicamente a lo que queremos de ella.

Para ello yo siempre inicio la visualización de mis proyectos analizando las características radioeléctricas requeridas para un tamaño y banda(s) en particular y haciendo la primera selección de la gran familia de modelos de antenas resaltando como característica fundamental alguna (o varias) de estas:

• Si la antena será multibanda o mono banda de mayor eficiencia
• La banda o bandas principales que deseamos operar
• La potencia máxima que vamos a transmitir
• El tamaño físico que podemos instalar en el vehículo en particular
• Si el vehículo tiene restricciones especiales en su construcción o diseño
• Los materiales disponibles para la fabricación o la facilidad de conseguirlos
• Y las necesidades especiales para la correcta instalación y operación en el vehículo

Una vez definidas estas prioridades, se realizara la selección del modelo teórico-operativo de entre varias opciones, y solo por mencionar algunos:

• Antena Multibanda motorizada o manual (comúnmente conocidas como antenas de tornillo o screwdrivers)
• Antenas Multibanda con carga única o cargas separadas por banda, las cuales pueden ser del tipo inductivo, capacitivo, por trampas LC o mixtas
• Antenas mono banda de alta eficiencia (acotadas por el tamaño disponible o por su tipo de uso como estaciones temporales semifijas y el tipo de banda a utilizar).
• Antenas mono bandas reducidas a ser utilizadas en vehículos en movimiento
• Facilidad para cambiar de banda (usando la misma o varias antenas)
• Etc….

Conociendo lo básico de la antena que queremos, procedemos a realizar los primeros cálculos echando mano de las diferentes herramientas disponibles; páginas web, software de diseño, tablas, libros y manuales y sobre todo nuestra imaginación y una indispensable calculadora lápiz y papel.

A continuación voy a describir el proceso de construcción de mi nueva antena móvil que he llamado “Viuda Negra” ya que para su construcción utilice el centro telescópico de fibra de carbono de una caña de pescar “Black Widow” muy popular y económica.

Comprada nueva en las segundas, mercado de pulgas o swapmeet local por solo $350 pesos Mexicanos.
Todo lo demás fueron materiales reciclados…

Yo necesitaba una antena específicamente para las bandas de 20 y 10 metros ya que son mis principales bandas de operación por muchas razones ya que en gustos se rompen géneros…. 😉

Que la antena fuera lo más sencilla y “pequeña” posible y que pudiera ser instalada en mi camioneta SUV para poder viajar y soportar caminos de terracería, lo cual requería en consecuencia de materiales livianos y resistentes a la vibración y cierta flexibilidad para lidiar con árboles y otros obstáculos.

Después de descartar las antenas “Screwdriver” por su peso y tamaño, decidí que quería UNA sola antena pero que me permitiera usar cuando menos esas dos bandas, y en consecuencia utilice el modelo eléctrico de las antenas de tipo “Outbacker” australianas multibanda, simplificando el diseño para que únicamente funcionara en 14 y 28-29 Mhz. lo cual me permite operar 10 metros con una antena de ¼ de onda simple (sin cargas y en consecuencia sin perdidas), y sobre el mismo cuerpo y dimensiones incorporar una carga inductiva simple para acoplar mi radio en 14 Mhz y que al mantener la antena en las dimensiones originales de la banda de 10 metros me permita “JUGAR” con la posición de la carga para hacer que la parte irradiante del whip o alambre superior de la antena sea maximizada y al mismo tiempo que la bobina queda a una altura razonable para evitar acoplamiento capacitivo con las paredes de la SUV.

Una antena con carga al centro siempre será más eficiente que una antena con carga en la base, y en mi caso decidí experimentar con la carga ubicada a la mínima altura requerida para evitar los reflejos de la carrocería metálica y el efecto “sándwich” por acoplamiento capacitivo entre el vehículo y el plano de tierra REAL del terreno.

Muchos se preguntaran porque no usar una antena multibanda Outbacker completa?

Pues simplemente por la altura, ya que aunque ya tengo una antena de este tipo, la ubicación de la bobina continua me obligaba a instalarla o en el frente de la SUV (y no tengo parrilla o tumba burros como las conocemos en México) o en el techo, y obviamente la altura resultante era demasiada tanto para poder transitar, como por restricciones mecánicas y de seguridad.

En cambio mi nuevo diseño de carga CASI central, se ajustó perfecto a mis necesidades de radiación sobre la pared lateral metálica SIN perder el efecto de plano de tierra REAL.

Otro efecto del diseño resultante es que la parte radiante del látigo para la banda de 20 metros fue maximizada manteniendo los valores de impedancia adecuados por medio de la bobina de carga situada aproximadamente a 1/3 inferior de altura del cuerpo de la antena.

Como primer paso calcule y recorte alambre galvanizado calibre 14 AWG ajustando la longitud de resonancia a ¼ de onda sobre la frecuencia de 28.5 Mhz ya que deseo operar tanto la porción de SSB como de repetidoras FM y de ser posible también utilizar la banda de 11 metros aunque tuviera que usar la antena tuner de mí radio. *(Lo cual no fue necesario al final).

Una vez que tuve las medidas exactas de mi ¼ de onda para la banda de 10 metros a mínima SWR (247 cm) lo único que hay que hacer es intercalar una carga inductiva (bobina) recortando la parte del alambre de la antena donde será colocada la bobina de carga para la banda de 20 metros SIN VARIAR las medidas para la banda de 10 metros, ya que para hacer el cambio de banda se usara un pequeño alambre con conectores tipo bala o similares en los extremos de la bobina para poner en “corto” la carga inductiva y hacerla INVISIBLE eléctricamente al sistema radiante.

La distancia desde la base de conexión de la antena hasta el límite inferior de la bobina de carga fue determinada por la altura del montaje hacia el nivel del techo de la camioneta tratando de maximizar el extremo radiante efectivo superior y de mantener la carga lo más al centro del cuerpo de la antena y cuyas dimensiones se muestran más adelante.

En otras palabras reducir la distancia del mástil inferior y maximizar el látigo o whip superior de acuerdo a las medidas de mi camioneta.

• Longitud TOTAL de la antena 247 cm
• Mástil inferior 50 cm
• Longitud de la bobina de carga 14 cm
• Alambre Látigo radiante 183 cm
• Alambre para poner en corto la bobina 16 cm

Existe un hecho casi desconocido en las antenas de carga inductiva al centro (como las venerables antenas tipo Hustler) y es que la parte inferior de la antena (o mástil de soporte) en realidad radia muy poca energía RF y en consecuencia las dimensiones de esta porción de la antena afectan muy poco la eficiencia total resultante del conjunto.

Esta es la razón poco conocida del porque las antenas de resonador tipo Hustler ofrecen diferentes tamaños de mástiles que pueden ser comprados (o incluso ELIMINADOS) sin que tengan un efecto significativo en la eficiencia resultante ERP de la antena instalada la cual puede ser fácilmente compensada ajustando la parte del látigo superior o whip radiante efectivo que se encarga de radiar la mayor cantidad de RF al aire, ya que la bobina de carga simplemente se encarga de adaptar la impedancia total de la antena para hacerla parecer eléctricamente más larga o más corta y en consecuencia acoplar la SWR hacia nuestros radios.

De hecho existe un interesante video del colega Walter Stanton en donde se descubre esta curiosa característica y se propone incluso una simple modificación para poder seguir usando nuestras olvidadas antenas Hustler usando bases magnéticas o soportes tipo cajuela SIN necesidad de usar los mástiles pesados y grandes. https://youtu.be/Y3STLj7lRpA

De acuerdo al modelo Mannagal calculado para la banda de 20 metros y tomando como restricción la longitud TOTAL de la antena de ¼ de onda para 10 metros y el diámetro del látigo de fibra de carbono de aproximadamente 25 mm de diámetro exterior, me dio como resultado una bobina de aproximadamente 54 espiras hechas con simple cable eléctrico forrado calibre 14 AWG enrolladas directamente sobre la caña de pescar

… aunque una vez instalada y por efectos de acoplamiento capacitivo por la cercanía con la carrocería de la camioneta se tuvieron que ajustar (quitar ) manualmente algunas espiras, quedando finalmente a 47 espiras para que la antena resonara exactamente en la frecuencia central de 14.175 Mhz. y que tanto la banda de 10 metros (con el cable de corto circuito instalado) y la banda de 20 metros (SIN el cable de corto circuito) proporcionaran una resonancia como la que se muestra a continuación, medida en SWR con un analizador de antenas.

Ya con las medidas exactas, tanto de la longitud total de fibra como de las distancias desde la base de conexión en la camioneta, la distancia total entre el inicio y final de la bobina y la distancia resultante del látigo radiante superior, procedí a armar el conjunto iniciando con una base roscada de 3/8 de rosca fina recuperada de una vieja antena de base VHF rota y que ya tenía bien soldado un tramo de alambre magneto calibre 12 AWG, por lo que substituí el tramo inferior de alambre galvanizado de la parte inferior de la bobina por ese alambre magneto de mayor calibre (50 cm).

Esta base roscada va acoplada a un soporte de espejo recuperado de una vieja antena de CB y que se atornillo mediante un ángulo metálico recuperado también de otra antena parabólica de WiFi vieja directamente a la carrocería de la camioneta, colocando un alambre corto acerado directamente atornillado al chasis para proporcionarle un plano eléctrico de tierra adecuado.

La punta del alambre magneto del mástil se soldó a la parte inferior de la carga inductiva haciendo un pequeño agujero en la fibra para que la bobina corra por el exterior y también en ese punto se soldó un conector tipo bala como este:

En la parte superior de la bobina se colocó otro conector igual y la punta inferior de alambre galvanizado que corre por el interior de la caña hasta la punta, recortando el excedente de fibra exactamente a la distancia requerida para la banda de 10 metros (247 cm).

Para evitar filtraciones y desajustes de SWR por humedad causada por lluvia, hielo o nieve, se sellaron las uniones de la fibra primero con pegamento cian-acrilato y posteriormente unos pequeños tramos de tubo termo contráctil.

La bobina se selló y fijo también usando termo contráctil de 1 pulgada

dejando unos pequeños orificios para que los conectores tipo bala quedaran al descubierto y permitir la conexión “en corto” por el exterior de la bobina usando un pequeño cable del mismo tipo usado en la bobina y con los conectores hembra tipo bala correspondientes.

Para darle rigidez y resistencia mecánica a la rosca de 3/8 de la base de la antena se selló inundando con pegamento para tubería PVC el interior de la fibra de la caña lo cual también ayudo a que la rosca se deslizara fácilmente.
Una vez seco el pegamento PVC se reforzó la base mediante una abrazadera de manguera firmemente sujetada al exterior de la fibra con otro tramo de termo contráctil para minimizar la vibración del vehículo en movimiento.

Usando un medidor SWR para HF se hicieron las últimas medidas de calibración para verificar ANTES de conectar el radio y hacer las pruebas en vivo correspondientes usando en esta ocasión el medidor interno de SWR del radio obteniendo lecturas menores a 1.7:1 máximas en los extremos de ambas bandas de diseño (incluyendo la banda de 11 metros que puede ser operada SIN necesidad del acoplador de antenas del radio).

Se hicieron pruebas de resonancia en otras bandas descubriendo que esta antena TAMBIEN puede operar las bandas de 15 y 17 metros (eso sí… con ayuda del tuner interno).

Procedí a las pruebas en vivo y al primer intento logre contactos desde Ciudad Juárez con Durango y San Antonio Texas usando 100 watts de potencia y en 10 metros USB hasta Luisiana en USA.

Posteriormente hice pruebas en la porción alta de 10 metros en FM logrando sin problema un QSO hasta Buenos Aires Argentina utilizando el repetidor KQ2H ubicado en Manhattan NY en 29.620 y escuchando con 9+ el repetidor NS4R de Jacksonville Florida.

Pruebas superadas con mucho éxito tanto en 20 como en 10 y 11 metros SIN TUNER, y con la satisfacción de poder contar ahora con mi propia antena diseñada para mi SUV que es EFICIENTE y muy ligera (ya que pesa alrededor de 1/3 de mi antigua antena “chicotera” de fibra de vidrio para 10 metros, que ahora pasa a formar parte de mi almacén para futuros proyectos de antenas

Esperando que este artículo haya sido de su agrado y anime a más de uno de ustedes a poner manos a la obra en el apasionante mundillo de la fabricación de antenas, me despido esperando encontrarlos pronto en las bandas de HF desde mi móvil.

73 de Miguel Darío XE1UD