Calculo de bobina para antena vertical de 160m.

1º.- Con 24 m de altura no deberiais tener ni 50 ohm ni ROE 1:1, Una vez ajustada a resonancia la resistencia de radiacion andara sobre los 25 Ohm.

Para adaptar la impedancia podeis utilizar un balun de ferrita 1:2

O podeis hacer una transformacion con linea de 1/4 de onda de 37 Ohm (2 de 75 en paralelo).

O podeis poner un acoplador en la base, lo que os resolveria en un solo paso la puesta en sintonia y la adaptacion de impedancias.

2º.- Para llevarla a resonancia podeis elegir distintas opciones, siendo las mas usuales bobina en la base o carga capacitiva en la punta. La mejor es carga capacitiva, pero la mas sencilla es la bobina en la base.

Como carga capacitiva podeis poner un hilo en L invertida, o repartida en varios hilos a modo de vientos, y jugando con el angulo de estos hilos podeis realizar ajustes sin bajar la antena.

3º.- Si poneis bobina en la base, para 1850 Khz, os haran falta unos 35uH, que puede ser unas 30 espiras en una bobina de 10cm de diametro y 21cm de largo.

Si teneis a mano otro soporte de bobina de mayor diametro, mejor, podeis recalcular los datos con alguna de las calculadoras que hay por la red (el MMana tiene una incorporada).

Nota: Los datos que os doy pueden variar bastante debido a los materiales utilizados y la influencia del entorno.

Hola,

Paco, no tengo experiencia con el tema. Nunca lo hice.
Acabo de intentar simular esa antena pero no me da cifras coherentes.
Según esa prueba que hice necesitas una bobina de algo más de 400 uH, pero no se si eso es correcto (o se refiere a 40 uH).
Ya digo que nunca lo hice.

A ver si alguien que ya lo haya calculado antes nos lo comenta.

73, Máximo - EA1DDO

Hola.

Paco, he simulado alguna cosilla y lo más sencillo de hacer con un radiador vertical de 24m solo es ponerle en la punta cuatro hilos a modo de sombrero capacitativo que a la cuenta se pueden utilizar como vientos y más o menos se puede conseguir sobre unos 20Ohm, si a esto le añades un Balun con transformación 1:2,5 puedes obtener sobre una ROE casi perfecta a 1,1:1.

Con este sistema te olvidas de bobinas que a fin de cuentas son pérdidas.

Yo es solo por dar ideas pero ya por aconsejarte.....¿Porqué no haces la prueba de alimentar la vertical con línea de escalerilla de 450Ohm y llevas esta línea a un acoplador manual que soporte este tipo de alimentación, acoplas y listo?, en este caso NO hay perdida alguna por Baluns ni transformadores de impedancia ni cachivaches y lo que de des de potencia llega sin perdidas a la antena, evidentemente colocar linea de escalerilla tiene sus particularidades, pero nada fuera del otro mundo.

Suerte con el invento.

Guillermo. EA6XD

Olvide mencionar que en caso de poner la bobina en la base se quedara corto el balun 1:2, ya que la R baja de los 10 Ohm.

Hola.

Enhorabuena por disponer de esos 24 mts.

Si fuera mi caso haría un circuito LC en la base, que calculándolo correctamente se conseguirá que la antena funcione con una impedancia próxima a los 50 ohm. en el punto de alimentación tanto en 160m. como en 80 m. es decir será bibanda.

Se necesita un circuito que aporte la reactancia inductiva necesaria para compensar la reducción del radiador respecto a 1/4 de onda en 160 y a la vez la reactancia capacitiva necesaria para compensar que el radiador es demasiado largo en 80 m.

El circuito estará formado por un circuito LC paralelo en el que la bobina será aproximadamente de 12,5 microhenrios y el condensador de 400 picofaradios.

La bobina puede estar formada por 27 espiras de varilla de 5 mm. de grosor sobre un diámetro de 9 cms. Si se monta a forma de muelle se puede variar el valor de la inductancia, subiéndola al comprimir la bobina y reduciéndola al estirarla. De esta forma puedes ajustar el punto de resonancia del circuito para ajustar la antena sin que sea necesario bajarla.

En cuanto al condensador, para potencias inferiores a 200 W. puedes utilizar 4 m. de coaxial RG 213 pues este cable posee una capacidad aproximada de 100 picofaradios por metro.
Para mayor potencia puedes poner dos líneas de 8 m. del mismo coaxial puestas en serie. ( misma capacidad doble voltaje).

En 160 los voltajes en el condensador son muy elevados con lo que hay que prestar especial cuidado en mantener una buena distancia de separación entre el vivo y la malla del condensador formado por el coaxial en su extremo libre para que no salte ningún arco.

Lo mejor sería disponer de un condensador al vacio pero así se te dispara el presupuesto.

Este circuito lo llevo utilizando algo más de un año con buenos resultados en las dos bandas.
En mi caso utilicé restos de una bobina reciclada de una antena Butternut y el condensador con la opción de dos líneas de RG 213 de 8 m. en serie.

El sistema de tierra está compuesto por 64 radiales de longitudes variables según el espacio del que dispongo.

Saludos

Rafa.

Respuesta de EA7JEZ:

Quiero dar las gracias a todos los compañeros por la valiosa informacion que nos han facilitado.
Dada la falta de conocimiento que sufro, no se como abordar exactamente el ajuste de mi antena.

Por una parte, al principio me decante por la realizacion de una bobina. He intentado calcularla con algun programa de los que aparecen en la web, pero no tengo claros los distintos parametros que tengo que introducir.

Por otra parte me preocupa las posibles perdidas ocasionadas por las bobinas y la reduccion de efectividad que estas provocan en la antena.

La solucion del sombrero capacitivo me gusta, pero la punta de los 24 metros radiantes es muy endeble. Creo que la unica solucion seria el acortar la antena 4 0 5 metros para que lo soportase.
Esto me crea la duda si es mejor mas metros de radiante con bobina o menos con sombrero capacitivo.

En todo esto tambien tengo que sopesar que estoy haciendo antenas para un concurso.Entiendo que tienen que tener un punto de rendimiento superior a un sistema radiante para el uso normal del radioaficionado, Quiero decir, para los demas concursos, dispongo de varias monobandas y normalmente para la radio a diario no es imprecindible el uso de monobandas para funcionar. Supongo que la proporcion en la antena de 160 para concurso tenga que ser la misma.

Otro problema es que me pierdo en terminos como inductancia, capacitancia, microfaracios, resistencia, impedancia y demas, aunque estoy intentando estudiar y aprender todo lo que puedo de las webs que voy encontrando, para poder interpretar la ayuda facilitada.

Pido disculpas de antemano por mi falta de conocimiento y agradezco toda la informacion que me habeis facilitado. Rogaria tambien mas informacion para intentar dar luz a las dudas que anteriomente he descrito.

Un cordial saludo.

Carlos Velazquez
EA7JEZ

Hola.

Carlos, en 160 m. salvo de que dispongas de muchísimo espacio para instalar un sistema de 4 verticales tipo "4 square" con sus correspondientes radiales con una simple vertical de 24 m. ya tienes un sistema radiante que escapa a la mayoría de los radioaficionados.

El sistema que describí anteriormente se reduce al siguiente y sencillo esquema.

En este caso y para concursos le veo una ventaja adicional y es que aunque el circuito LC aporta la reactancia necesaria, el radiante de 24 m. no se comporta como resonante en cuanto a la forma en que se distribuyen las corrientes que circulan por él.

Con ello quiero decir que en este caso puedes utilizar una segunda antena receptora y direccional tipo K9AY o una Pennant,o EWE,o Flag.....sin que interactúe o se vea afectada por estar próxima a esta antena vertical en concreto.

El conjunto de esta vertical como antena transmisora y una de las anteriores como receptora me parece un sistema bastante competitivo de cara a los concursos.

Saludos.

Rafa.

Hola,

Rafa, ¿Es bibanda o monobanda ese esquema?

Ya puestos, si no es mucho pedir, ¿Como hiciste para calcular esos valores?

Para aprender...

Gracias

73, Máximo - EA1DDO

Rafa, en 80m muy bien, pero en 160m me sigue dando una impedancia muy baja.

Hola.

Máximo, la antena es bibanda, concretamente agregé este circuito a la antena de 80m. que tienes alojada en tu página web y le tuve que agrandar las cargas lineales para compensar la reactancia capacitiva que el circuito agregaba en esta banda pues la antena paso de resonar de 3,79 Mhz a 3,99 Mhz. Una vez alargadas las cargas lineales aproximadamente 1 m. por lado la antena funciona en las dos bandas perfectamente con relación de ROE 1/1.

Si en lugar de la vertical de la web se utiliza una vertical entre 23 y 24 m. de largo el resultado es mucho mejor sobretodo en 160.

Para el cálculo del circuito puedes usar la utilidad que incorpora el Mmana para circuitos LC, en mi caso como el condensador queda fijo y podemos variar la inductancia de la bobina comprimiéndola o alargándola, dejo el valor de la capacidad fija y voy tanteando con el de la inductancia.

Acabo de probarla con el Mmana y con una inductancia de 12,55 microhenrios, con una capacidad de 400 picofaradios y una longitud del radiante de 23 m. resuena perfectamente en las dos bandas.

Angel, sí en el Mmana da una impedancia de unos 13 ohm en resonancia en 160 y de 65 ohm en 80 m.. Sólo te puedo comentar que en la antena de la foto en 160 m. tengo más de 40 ohm. en 160 y entre 50 y 60 en la de 80.
He podido probarlo también con una L invertida de 23 m. de longitud total con idénticos resultados.
Supongo que la impedancia resultante se debe tanto al circuito LC descrito como a las pérdidas resistivas, pero la verdad que las pruebas en el aire han sido muy buenas.

Se que te mueves mucho por el campo con las verticales, si tienes ocasión pruebalá. hace unos meses le heché una mano a EA6RF montando el mencionado circuito a una L invertida y sé que anda contentísimo cruzando el charco con 100 w CW.en 160.

Saludos.

Rafa

Hummmm....

Teniendo en cuenta que es un concurso y que lo normal en el WW-SSB es trabajar en QRO, no veo muy recomendable tener ese condensador en la base.

Mi opinión particular es que una "L invertida" resonante en la frecuencia dá un rendimiento superior a todo el sistema anterior, sobre todo con un buen sistema de tierra.

Si no se puede disponer más que de 20 mtrs. en vertical eso no importa... siempre que la "L" tenga la medida buena. Yo me quedaría con menos metros verticales y me iría a otro soporte a similar altura o incluso menor para tirar la horizontal.

La alimentación de la L puede hacerse directamente... ya que su ROE suele ser de 1:1,5 aprox. (según forma y sistema de tierra varía) aunque hay que adicionar una bobina choque para descargar la estática a tierra (también se puede usar un balun 1:1 que tengamos...sin problemas).

La bobina en la parte inferior de la vertical podría usarse... pero casi mejor usarla como autotransformador para hacer el acoplamiento.
Con un par de pinzas de cocodrilo o agujas (según el hilo/cable empleado) y un analizador de antenas... se ajusta en un momento.
Esta bobina se instala entre tierra y antena y el coaxial alimenta entre tierra (malla) y un punto intermedio a buscar (vivo).
La resonancia se ajusta con la bobina completa conectando la antena a más o menos espiras del final de la bobina (para que el medidor dé menos reactancia).

Lo fundamental es tener un analizador (que marque reactancia) para cancelarla a base de adicionar bobina.. y el ajuste de ROE se hace tomando la espira intermedia que adapte (sobre 1/2 bobina).

Todo lo anterior puede calcularse... pero "jugando" con una bobina grande y un analizador se llega al mismo sitio.

Para empezar una forma de PVC de 110 mm. con 30 espiras juntas de cable de 6 mm2 (aislado) puede servir.

Colocas dos agujas y "pinchas" en las espiras... (un extremo de la bobina se conecta a tierra y a la malla del coaxial, eso es fijo) cuando lo tengas funcionando entonces sueldas al punto encontrado.

Es fácil... pero la "L invertida" de 39,20 mtrs. en total siempre me ha ido mejor.

Recibir bien suele ser más complicado en 160 pero en un contest si tienes una antena que rinda... eso ya vale.

Suerte.

Hola.

Guillermo, estoy de acuerdo en que una L invertida de unos 40m. funcionará mejor.

Pero si dispone de una caña de 24 m. la antena descrita funciona muy bien. El condensador construido con dos trozos de 8 m. de RG 213 en serie aguanta QRO. Si se consigue uno de vacio todavía mejor.

Y la ventaja es que una antena receptora por ejemplo tipo K9AY puede estar muy cerca de esta vertical sin variar sus características direccionales, lo cual no es posible con la L invertida resonante de la cual necesita estar separada varias longitudes de onda.

saludos.

Rafa.

EA1FBF escribió:

Si no se puede disponer más que de 20 mtrs. en vertical eso no importa... siempre que la "L" tenga la medida buena. Yo me quedaría con menos metros verticales y me iría a otro soporte a similar altura o incluso menor para tirar la horizontal.

Cuando se simula una antena en L, se ve perfectamente que la parte que radia es la parte vertical. La parte horizontal solo contribuye a alargar eléctricamente la antena, pero no contribuye a la radiación.

Por tanto mejor antena cuanto más largo sea el tramo vertical.

73!

Chicos que maravilla, sois una fuente inagotable de conocimiento. Se me van despejando muchas dudas, por ejemplo, siempre pense que en una l invertida, el radiante horizontal hacia que el sistema tuviera una cierta direccionalidad, cosa que no nos interesaba. Si decis que la radiacion es omnidireccional y no le hace tener lobulos de radiacion hacia ningun lado, parece que la l puede ser una buena opcion para nosotros, ya que contamos con dos torres a unos 30m de distancia y de 20m de altura, a las que podemos amarrar el tramo horizontal. Por otra parte mañana voy a crear la bobina de las treinta espiras y con el analizador voy a intentar que los valores de roe e impedancia sean correctos. Tenemos una k9ay y tambien una ewe aunque pensamos que vamos a quedarnos con la primera, la relacion tamaño-rendimiento nos gustas mas.
Estamos intentando colocar una beverage pero lo vemos complicado por el espacio. He estado leyendo acerca de antenas de cuadro de 70m o de circulo para recepcion con caracteristicas parecidas a la beverage pero que requieren menos espacio, todavia no tengo claro como las tengo que monta y las caracteristicas exactas que tiene, si conoceis algo de esto os lo agradeceria mucho tambien.

En cuanto tengamos resultados de las pruebas os lo vamos escribiendo para ir maximizando el sistema.

MUCHAS GRACIAS, UNA VEZ MAS.
EA7JEZ, CARLOS

Se me olvidaba, estamos pensando poner un martil de 10m a una de las torres de 20 y poner una v invertida que quedaria, el punto mas alto a unos 30m de altura, merece la pena??? o quizas con la vertical y alguna antena de rx el dipolo carece de sentido.

UN SALUDO!!

En las pruebas que he solido hacer con verticales siempre acaba coincidiendo lo que dice el MMana con la realidad, y dice que la L invertida de 24m vertical anda sobre 25 Ohm, y con bobina en la base no llega a 10 Ohm.

En las pruebas iniciales eso no correspondia, y el equipo veia poca ROE, pero a medida que se iba mejorando la tierra la ROE se acercaba a lo previsto, y los resultados en el aire mejoraban apreciablemente.

Mi conclusion es que si con la bobina en la base tienes ROE 1:1, tienes 10 Ohm de antena y 40 Ohm de resistencia de perdidas, lo siento Rafa, la desventaja de no tener los radiales en la tierra.

Las pruebas reales son engañosas en esta banda, al no ser normal tener una antena decente cualquier resultado nos parecera bueno (con 20W en lugar de 100W se cruza perfectamente el charco), hasta que probemos algo mejor.

De ahi la gran ventaja de la L invertida, las perdidas son mucho menores, ya que, como dice Miguel Angel, la radiacion es muy parecida porque lo que importa es la parte vertical.

Carlos, olvidate de dipolos, no tiene nada que ver a no ser que puedas ponerla horizontal a 80 metros de altura.

En todo caso un dipolo en sloper si tienes alguna pendiente que puedas aprovechar.

Hola,

Escribió:

da una impedancia de unos 13 ohm

A mi me daba unos 10 OHm en el Eznec, por eso me pareció raro y dije que obtenía cifras extrañas, pero ahora veo que a todos nos da lo mismo.
Y probé con tierra perfecta y luego tierra real pero seguí en las mismas.
No entiendo bien por que da menos de los 36 teóricos ohmnios. Suponía que esos 36 OHm era lo mínimo y de ahí hacia arriba todo pérdidas.
Pero claro, eso es para un cuarto, y esto es menos. Supongo que al ser menos la impedancia puede salir de cualquier otra manera.

Bueno, pues si el nuevo diseño de Rafa es bibanda y funciona bien, habrá que preparar un documento nuevo para dejarlo por escrito... para cuando haga falta.

Gracias

73, Máximo - EA1DDO

EA7JEZ escribió:

... contamos con dos torres a unos 30m de distancia y de 20m de altura, a las que podemos amarrar el tramo horizontal...
Se me olvidaba, estamos pensando poner un martil de 10m a una de las torres de 20 y poner una v invertida que quedaria, el punto mas alto a unos 30m de altura, merece la pena??? o quizas con la vertical y alguna antena de rx el dipolo carece de sentido. UN SALUDO!!

Hola

En la Web de F1UVN expone una antena Vertical L para la Banda de 160m que la puedes poner entre las dos torres de 30 metros...

Esquema de la Foto 1

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Foto 2

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· Enlace relacionado
- Antena en L invertida
- Antennex L
- Montaje de la antena de PA1HR

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EA7JEZ escribió:

... Hemos leido en distintas paginas que tenemos que fabricar una bobina de carga pero no sabemos cuantas espiras tiene que tener, diametro,separacion grosor de cable, etc. Tenemos el analizador y pretendemos que la impedancia sea 50 ohm y la swr 1:1... EA7ATX, EA7JEZ.

Puedes visualizar las bobinas que tiene puestas en las bases de las antenas verticales
tipo TITANEX o similares (vertical de 20 metros con bobina en la base)...

En la web de F6AOJ puedes ver el circuito que tiene puesto para las bandas 40, 80 y 160m

Ver esquema

Base of V160E (160m Vertical fm Titanex)
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bobina para 160m

160M Inverted L
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· Enlace relacionado
- WA4PUB 160 meter vertical antenna's base loading and matching unit
- W8WWV Building High Power, High Q, Loading Coils
- JH3PRR Verticals (all removed for modification to top loading)

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Puedes visualizar un vídeo con interesantes detalles e ideas sobre la construcción de la bobina

#!

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ver
Enorme antena de bobina de carga utilizado en una poderosa onda larga radiotelegrafía transmisor en Nueva Jersey en 1912.

- - -
ver
http://hamwaves.com/antennas/inductance.html
http://www.ad5x.com./images/Articles/Match43footerRevA.pdf

Saludos.

Hola.

Angel, en la foto que puse sale el circuito LC cuando lo probaba en mi vertical para 80 m. de sólo 11 mts de largo. Dispone de 64 radiales y fue calculada en un principio sólo para 80 m. en donde funciona muy bien comparándola con otras antenas a nivel local. Lo de 160 fue un añadido posterior que sin grandes pretensiones dados esos 11 m. de vertical simplemente funciona.

El mismo circuito después se probó en el campo con verticales de mayores dimensiones siempre con buenos resultados.

En una vertical reducida en relación a 1/4 de onda ya asumimos que la resistencia de radiación será baja sea cual sea el sistema que utilicemos para reducirla. Para mejorar su eficiencia hay que minimizar las pérdidas que se dan por una tierra imperfecta añadiendo radiales y las que se dan en los componentes utilizados para hacer resonar la antena o para adaptar la impedancia del punto de alimentación a la de línea de transmisión. En el caso de que sean bobinas haciéndolas de alto Q y en el caso de condensadores utilizando dieléctricos de baja constante dieléctrica.

El circuito de F6AOJ que aporta EA1DVY también es un circuito LC paralelo para 3 bandas conmutado por relés situado en el punto de alimentación como adaptador de impedancias entre la antena y la línea coaxial.

El circuito LC que describí está pensado para una antena ligeramente larga en la banda de 80 m. de forma que con un único circuito sin relés de conmutación se consigue la adaptación del radiador vertical a la línea para las dos bandas por lo que se simplifica enormemente su realización.

El Mmana es un buen programa gratuito de cálculo pero tiene algunas limitaciones y entre ellas figura la imprecisión en el cálculo de impedancias en antenas próximas al suelo, precisamente Mmana utiliza como motor de cálculo el Mininec3 que no es adecuado para el cálculo de impedancias en antenas próximas a tierra en relación a la longitud de onda, en cuyo caso tiende a dar valores por debajo de la realidad.
El propio programa en su apartado "Help" explica que:

Escribió:

MININEC3 algorithm takes account of the real ground only for the far field calculation, which is used to obtain the beam pattern. It assumes the perfect conductive ground for the impedance calculation. In case the antenna is hooked at low height compared with the wavelength (<0,2l), the computation result is inclined to give lower Z than actual.

Saludos.

Rafa.