Antenas Quad
por  LW7DUC  "Alex"

He pasado muchos años como radioescucha y otros tantos como radioaficionado prestando atención especialmente a las conversaciones que tratan sobre antenas, tema polémico si los hay.

 

Poco a poco fui interiorizándome en las características ,ventajas y desventajas de los distintos tipos de sistemas irradiantes ,pero siempre llamo mi atención los comentarios sobre antenas de cuadro o "Quads" y el aparente desconocimiento que sobre ellas existe.

He experimentado en la practica con distintos tipos de antenas: dipolos, verticales, yaguis, etc., siempre con el afán de obtener mejor rendimiento de mi transeptor Yaesu FT-840, que como sabrán, no es muy generoso a la hora de dar reportajes en RX.

Dada mi curiosidad sobre los sistemas de cuadro y creyendo poder resolver el problema principal que para todo aficionado representan, decidí que ya era hora de ponerme a investigar en serio. Demás esta decir, que el problema mencionado es simplemente la construcción mecánica de la antena y desde ya su ajuste.

Tras mucho consumo de literatura acerca de este tipo de radiador pude llegar a varias conclusiones que hacían el deleite de mis aspiraciones en cuanto a una antena direccional se refiere.

 

La antena de cuadro en si misma no es otra cosa que un dipolo plegado , al cual se le da la forma de cuadro o rombo depende como lo situemos con respecto a la tierra. Los lados verticales del cuadro son equivalentes a dos antenas verticales que están separadas por una distancia que es solo una fracción de longitud de onda y que llevan corrientes de fase opuesta (una es positiva cuando la otra es negativa ). El diagrama direccional resultante tiene forma de ocho , con el eje de recepción nula perpendicular al plano del cuadro. La rama superior y la inferior de la antena son a su vez equivalentes a dos antenas horizontales , también con corrientes desfasadas 180 ° y su diagrama de radiación vuelve a ser en forma de ocho con la línea de recepción cero perpendicular al plano del cuadro. Esta línea de cero perfectamente definida ,hace que el cuadro sea una antena totalmente bidireccional con respecto a la perpendicular  del plano que el forma. La impedancia de esta antena es de aproximadamente 150 Ohms. y su ganancia de solo 3 dB.

 

Pero la cosa se torna verdaderamente interesante al asociar el cuadro con un elemento parásito , ya sea un director o un reflector , presentando entonces una impedancia que va desde 60 Ohms para una separación de 0.1 Lambda a 110 Ohms para una separación de 0.2 Lambdas y es ahí donde presenta su máxima ganancia que es  del orden de los 6 dB.

 

Dadas las cosas , me decidí a comenzar mis experiencias con esta configuración de dos elementos  para trabajar la banda de 10 metros , adoptando como parásito un reflector ,  para obtener así la mejor relación frente espalda. Ya que la impedancia de la antena es de  unos 110 Ohms  , fue necesario recurrir a al uso de un "Gamma-Match" , que a mi criterio es el mas interesante por su sencillez y gran flexibilidad para poner a punto el sistema , además , asegura automáticamente el paso de disimétrico (cable coaxial) a simétrico de la antena.

 

Naturalmente hay otros medios de alimentar la antena , ya sea por medio de un adaptador "Q" o bien un Balum de relación 2 a 1. Las primeras experiencias con mi nueva antena fueron por demás satisfactorias , el ajuste de la misma no fue para nada difícil y como yo había previsto poder desplazar los cuadros sobre el botalón , con muy poco esfuerzo pude obtener una relación frente espalda muy buena (valiéndome de un medidor de intensidad de campo ). El rechazo lateral de esta antena fue excelente , podríamos decir que prácticamente es sorda lateralmente y su ancho de banda  sorprendente, dado que la ROE no superaba el 1:1,5  en los extremos de la banda.

 

Automáticamente descubrí que era muy silenciosa y que el Fading no era apreciable como lo era con la Yagui de 4 elementos que usaba como antena de referencia. (debido a su doble polarización). Además la recepción era increíblemente mayor a la de la antena referente y los reportajes en TX sobrepasaban siempre en varios dB. a los de la Yagui.

Esta antena la trabaje por aproximadamente un año y creía haber llegado a lo máximo de mis aspiraciones, pero no era así , mi curiosidad me exigía ver que sucedería aumentando la ganancia de dicha antena agregando otros directores y eliminando el Gamma-Match , que a mi criterio se llevaba gran parte del rendimiento.

 

 

Estudiando un poco mas , pude ver que la antena de tres cuadros era el equivalente a obtener la mejor ganancia con el menor esfuerzo , pero esto me obligaba a seguir alimentando la antena por medio de un Gamma , dado que la impedancia de esta antena es de aproximadamente 85 Ohms. Así que después de mucho calcular y recopilar información , llegue a la conclusión que lo mas conveniente era usar 4 cuadros ya que en esta configuración , la impedancia propia del sistema es de 52 Ohms, por lo tanto podía alimentar la antena directamente con la línea coaxial de 50 Ohms , lógicamente adaptando la simetría de la antena a la del coaxil por medio de un balum relación  1:1.

 

Sabiendo que el agregado de 2 cuadros mas haría que mi antena no fuera tan ancha de banda , opte por aumentar el diámetro de los alambres de los dipolos plegados. Como supuse que este seria un proyecto definitivo decidí encarar el conjunto mas profesionalmente, en lo que a los materiales se refiere.

 

A diferencia de mi primer antena , cuyas cruces estaban hechas de caños de PVC , opte por utilizar caños delmismo material , de menor diámetro pero les aplique 3 capas de fibra de vidrio y resina poliéster , lo que le dio a la estructura una solidez y flexibilidad apropiada para soportar fuertes vientos.

 

 

 

 

El botalón , al igual que las crucetas centrales (deslizantes ) , fueron hechas de acero inoxidable ya que es el material que utilizo en mi profesión.

Los elementos propiamente dichos , o sea los cuadros , fueron hechos de alambre de aluminio de 6 milímetros de diámetro.

Con todos estos elementos disponibles no quedaba otra cosa que ponerme a trabajar.

Los cálculos para este proyecto fueron centrados en 28.500 Mhz.  siendo las medidas para esta frecuencia las siguientes :

Medidas (28.500 Mhz.)

 Resultados

 

El proceso de armado no guarda ningún secreto , mas allá de tener la precaución de hacer los cuadros con sus lados exactamente iguales.

El montaje de la antena ya es otra cosa , dado mi caso , con los materiales empleados , todo el sistema llego a pesar 32 Kgm, razón por la cual debí armarla sobre la torre misma , a unos 15 mtrs

Pero una vez montada , dándole a los elementos el espaciado correcto , no tuve mas que conectar la línea de transmisión al balum y mi roimetro acuso el ansiado 1:1.

El ancho de banda es excelente , no supera el 1:1,5  en los extremos de banda.

Como toda antena de este tipo es totalmente sorda lateralmente y dada su relación frente espalda , casi toda la energía es irradiada hacia adelante.

Rápidamente me acostumbre a los reportes de 5-9+10  tanto en TX como en RX ysiempre por debajo del corresponsal  , señales de llamada de 3-4 que hoy llamo Basura , por que solo entorpecen el QSO y que son imperceptibles para la antena de referencia (Yagui de 4 elementos).

Hoy, a mas de dos años del estreno y con mas de 1500 estaciones trabajadas , puedo decir que esta es mi antenafavorita , su rendimiento es excelente y sus mejores virtudes se demuestran con bajas condiciones de propagación. Es prácticamente imposible llamar CQ y no obtener respuesta cuando para las demás estaciones la propagación esta "cerrada ". Tengamos en cuenta que el rendimiento de esta antena es de un  90%  contra una Yagui que no supera el 53%.......pero eso es tema para tratar en otra oportunidad .

Todo este desarrollo no hubiera sido posible sin la colaboración de mis amigos Don  KM5ID  y mi gran colega  Chuck  W5AD  con mas de 35 años experimentando con antenas de cuadro , y todos aquellos que despertaron en mi la curiosidad sobre este tipo de antenas  y mas aún aquellos que han publicado sus experiencias en distintas revistas del mundo de la radioafición.

Imágen del montaje final con las demás antenas.	Satisfacción por la "tarea cumplida" y los reportes que pronto comenzaron a llegar.

 

By LW7DUC "Alex"

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