Yagi??

Hola.

Javier, creo que tu intriga antes y ahora se debe a que sigues viendo fuerzas (¿vectores?) en lugar del sentido en el que circulan las corrientes.

¿Es esto a lo que te refieres? :
[img] [/img]

Podemos retomar el hilo cuando quieras, 73.

Pedro, no he encontrado información en la red del elemento excitado de la XQUAD ni siquiera de sus dimensiones físicas pero ya puestos seguimos el hilo con ella, a mi también me parece mucho más interesante que la Gizmotchy.

Saludos.

Rafa Andreu

Hola, bueno a mi la Gizmotchy mas que interesante me parecio curiosa.
El excitado de la X-cuad tambien es algo que me llama mucho la atencion, como a cualquier amante de las antenas, uno siente curiosidad por conocer y probar cosas nuevas.
73 TNX.

Hola.

Pedro,.. ya sea interesante o curiosa la impresión que me da la Gizmotchy es que en un principio su objetivo era el de contactar a mayores distancias en ámbito local usando polarización vertical modulando en FM o AM en la banda de 27 Mhz. Después vienen los añadidos de las polarizaciones horizontal y "circular" que no cumple plenamente.

La Xquad está diseñada casi exclusivamente para trabajar con satélites aunque evidentemente le podemos dar usos diferentes. Se comercializan dos modelos uno para 144 y otro para 432 Mhz. y está protegida bajo patente alemana. Sus polarizaciones si que son perfectamente lineales o circular según se requiera.

Las medidas originales no vienen o por lo menos yo no las he podido encontrar en la red, tan sólo las medidas del boom, e incluso no están en el manual de instalación puesto que la antena viene con los elementos de longitud fija y el boom ya lleva de fábrica agujeros para fijararlos sin posibilidad de modificación ni ajuste.

Al final de este post agrego algunos archivos simulados en el Mmana del elemento excitado de la Xquad, los cuales he confeccionado a ojo y tanteando las dimensiones para que resuene en la banda de 144Mhz.

Si alguien tiene alguna Xquad y es tan amable de medirla y pasarnos las dimensiones se podrá simular con las medidas originales y de paso añadir los elementos parásitos con sus correspondientes separaciones.

Para explicar su funcionamiento he dibujado unos esquemas empezando desde lo más básico como es una antena formada por un conductor horizontal de onda completa hasta llegar al elemento excitado de la Xquad.

Lo dicho, empezamos con un hilo conductor dispuesto en horizontal de longitud igual a una longitud de onda como el de la fig 1:
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Este hilo conductor lo podemos ver como si se tratase de dos dipolos de media onda de los cuales alimentamos a uno sólo de ellos con un generador de RF en su punto medio 0. El otro dipolo recibe la corriente del primero por contacto a través de uno de sus extremos.
En la figura se visualizan los puntos de diferentes voltajes V e intensidades I que se dan en la antena.Los puntos Io y Vo son los puntos de intensidad y voltaje nulos y se corresponden con los puntos máximos de voltaje e intensidad respectivamente. En los puntos donde se alcanza el voltaje máximo independientemente del signo V+ o V- es donde las corrientes en el conductor cambian de sentido de circulación como indican las flechas. También cabe reseñar que el sentido de las corrientes en cada dipolo es opuesto al estar desfasados 180 grados.

En los siguientes esquemas iré recordando la posición de los puntos de voltaje puesto que se vuelven importantes en la Xquad.

Ahora vamos a doblegar el conductor de la fig 1 con la intención de formar un cuadrado con él, según se ve a continuación:
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En las fig 2, 3 y 4 vamos doblegando el conductor por los puntos y en la dirección que se indica en las flechas.
Al final en la fig 5 estamos a punto de unir los dos extremos abiertos del conductor inicial de onda completa. ¿Podemos hacer esto? ....pues si, podemos hacerlo porque a pesar de ser dos puntos de máximo voltaje resulta que son de valor idéntico por lo que la diferencia de voltaje entre ellos es nula.
Ahora hemos llegado a la fig 6,... ya tenemos una cúbica de onda completa por lo que su lado es de 1/4 de onda.

Veamos la cúbica con más detalle:
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En la fig 7 se ve la cúbica con su punto de alimentación 0 en el centro del lado inferior, los puntos de voltaje máximo V+ y nulo Vo, así como el sentido que toman las corrientes en un instante y que irá alternando según la frecuencia. En este caso el sentido de las corrientes del lado inferior y superior del cuadrado es el mismo pues al realizar en el conductor inicial de la fig 1 dos giros de 90 grados como se vió en las fig 2,3 y 4 para formar el cuadrado se añadió un desfase de 180 grados al que ya existía entre los dos dipolos iniciales, dando como resultado 360 o lo que es lo mismo ahora están en fase.

Para llegar al excitado de la Xquad hay que modificar un poco la cúbica y pasaríamos a la fig 8 en la que los lados horizontales se han alargado pasando a ser de 1/3 de onda y como hay que mantener la longitud del bucle constante a una longitud de onda deberemos de acortar los lados verticales que ahora serán de 1/6 de longitud de onda. No hay grandes cambios salvo que la impedancia del punto de alimentación subirá algo. Los puntos de voltaje siguen en el centro de cada lado del ahora rectángulo.

Ahora tenemos la antena de la fig 8 ; supongamos que añadimos otra antena igual para hacerla doble y para ello queremos que compartan el lado que incluye el punto de alimentación. Lo podemos hacer según se ve en las fig 9 y 10:
[img] [/img]
Una vez hecha la operación de unir las dos antenas rectangulares nos queda la antena de la fig 11. La razón anterior por la que se hizo la modificación de las medidas para formar un rectángulo es que ahora al duplicar la antena vuelve a ser cuadrada, recordemos que para conseguir polarización circular se debe mantener la simetría de los 4 cuadrantes. Y con esto ya tenemos medio elemento excitado de la Xquad..

Vamos a verlo con más detalle en la fig 12:
[img] [/img]
Bueno, la distribución de corrientes de la antena que se ha añadido, para formar este doble bucle de onda completa cada uno, es simétrica a la antena rectángular inicial. Los puntos V+ y Vo siguen en el centro de los lados de cada bucle. Ahora la longitud del perímetro exterior del conjunto será de 4/3 de la longitud de onda y la impedancia de entrada en el punto de alimentación se habrá multiplicado por 4 en relación a una antena rectangular sola.
Y lo más importante el sentido de las corrientes de los lados horizontales es el mismo, están en fase.

Tenemos media antena, falta la otra media:
[img] https://lh3.googleusercontent.com/-6uRiJZx1xlw/UxPFjPr5rpI/AAAAAAAAAT8/s
cxxIqRUnRY/s400-no/6.JPG[/img]
En la fig 13 tenemos dos antenas iguales, la de la izquierda en polarización horizontal puesto que el lado del centro en el que se encuentra el punto de alimentación se halla dispuesto en horizontal. Y la de la derecha por el mismo razonamiento se encuentra en polarización vertical.

La diferencia entre ambas radica solamente en el elemento central, uno está en vertical y el otro horizontal. ¿Podemos añadir sólo ese elemento vertical sobre la antena que lo tiene horizontal sin afectarla?....Pues si,...también podemos hacerlo, ya tenemos el elemento excitado de la Xquad completo,...veamos:
[img] [/img]
Resulta que como se ve en la fig 14 los puntos donde hace contacto el elemento vertical añadido coincide con los puntos de voltaje nulo Vo. Estos puntos actúan como "aislantes" en la frecuencia calculada, es el mismo motivo por el que los elementos parásitos de una Yagi pueden hacer contacto físico en su punto medio con el "boom" de la antena quedando "aislados" eléctricamente.

En el caso de la Xquad aunque físicamente están todos los elementos que la componen conectados entre sí, eléctricamente las dos polaridades vertical y horizontal se mantienen aisladas una de la otra.

Finalmente si dotamos a la antena resultante con dos puntos de alimentación independientes como en la fig 15 dispondremos de una antena con polarización conmutable tanto vertical como horizontal. Y si conectamos entre ambas la correspondiente línea de retardo de 90 grados tendremos la polarización circular. Ésta en este caso es perfecta porque se cumplen todos los requisitos que no cumplía la Gizmotchy y que enumeré en "posts" anteriores.

Para finalizar incluyo los archivos simulados en Mmana del elemento excitado a la espera de que alguien envié el resto de las medidas originales de la antena completa con sus elementos parásitos y espaciados.Si no tendré que tantearla para completarla.
Los archivos que incluyo son 4 uno para cada polarización: horizontal, vertical, circular derecha (rhcp) y circular izquierda (lhcp).
Las simulaciones están hechas a 4 m. de altura real para así de una ojeada en los diagramas de radiación ver el tipo de polarización, el que lo prefiera que marque el "Free space" y verá la ganancia de la antena sobre un dipolo de media onda.

Saludos.

Rafa Andreu.

Hola,

Rafa, en el último ejemplar de Dubus, Brian - KF2YN ha publicado una antena que él dice que inventó y que él la llama POLLY.
Yo contacté con él por que me interesó el sistema de alimentación que usaba. Tu sabes que las cúbicas son mi pasión.
Cuando lo vi, enseguida me recordó a la XQuad y se lo comenté. No me dijo nada.

Brian usa elementos redondos en vez de cuadrados pero es lo mismo.

Él me pasó los archivos Eznec de su diseño, el cual yo modifiqué y lo bajé del original en 432 MHz a lo que a mi más me interesaba en 14 MHz y con una sola polarización.

También usa en esa antena algo llamado "Choke ring" que no es otra cosa que un elemento adicional, como de casi 2 lanmdas de perímetro, colocado a la misma altura que el excitado. Eso reduce los lóbulos laterales indeseados.

A todo esto, las simulaciones que hice con ese excitado, no me ofrecieron ninguna mejora (ganancia) aparente sobre un excitado normal.

Gracias

73, Máximo - EA1DDO

Máximo, una pregunta.

Me consta que eres un fiel seguidor de las cúbicas, pero he visto diseños de antenas que en vez de cuadradas son rectangulares, bueno, más que rectangulares son un rectángulo y dividido en dos y alimentado en medio y creo que se llaman Twin Loop, según he podido leer tienen muy buena ganancia incluso más que las cúbicas, ¿Sabes algo de estas antenas?,, también hay otro modelo de rectangular también algo diferente que es la Hentenna y también parece que el rendimiento es fantástico cuando la hacemos de varios elementos.

Mi idea es hacer algo con estas antenas para 432 e incluso si no fuera complicado pues algo para 1296MHz.

Un saludo.

Guillermo. EA6-xD

Hola, a ver que te parece esto:
http://www.qsl.net/dk7zb/start1.htm

Mira el apartado "DK7ZB-Quadlongs"

73

Hola,

Escribió:

se llaman Twin Loop

Esas no las recuerdo. ¿Donde las viste?

Lo que puedo ver, es que todas estas antenas van mejor para VUHF ya que en HF por las dimensiones y esas mecánicas no valen la pena.

73, Máximo - EA1DDO

Hola Pedro y Máximo.

Pedro, las Long Quads del ZB son parecidas pero no iguales, las del ZB llevan estos cuadros, rectángulos o lo que queramos llamarles más elementos directores horizontales, los modelos que yo expongo solo llevan elementos iguales al elemento excitado.

Máximo, no recuerdo donde las vi, pero un día me salieron en una página particular de un radioaficionado creo que Italiano de antena Home Made, no daba mucha info pero comentaba que tenían más ganancia las Twin Loop que las cúbicas a igual número de elementos y con la ventaja si no recuerdo mal que en el punto de alimentación tenía 50 Ohm evitando adaptadores de impedancia que siempre poco o mucho daban pérdidas.

Tengo los dos ficheros en MMANA de estas dos antena y después de jugar un rato con ellas veo que tienen muchas posibilidades, si queréis los busco y los subo.

Un saludo.

Guillermo. EA6-xD

Hola.

Máximo, el elemento excitado de la antena de KF2YN como bien dices es una ligera modificación de la Xquad. Sólo cambia la forma del loop exterior, podríamos hacerla usando cualquier forma geométrica simétrica a los dos ejes empezando por las más básicas como un hexágono o un octógono.

Los choque ring los he visto usar a la salida de guías de ondas en iluminadores para parábolas , pero es la primera vez que lo veo rodeando el elemento excitado de una antena tipo loop y en este caso la primera impresión que me da es que no es de mucha utilidad para reducir los lóbulos laterales aunque no he profundizado en el tema lo suficiente como para poder afirmarlo.

El elemento activo de la Xquad no está diseñado para tener alta ganancia sino para disponer de todas las polaridades en un diseño compacto.

La distancia entre los puntos de máxima intensidad tan sólo la tiene a 1/6 de la longitud de onda frente al 1/4 de la quad convencional.

La twin quad son dos cúbicas sin modificar alimentadas por el mismo punto de alimentación en un lado compartido. En estas antenas al igual que las biquad a partir de 2 elementos la ganancia adicional añadiendo más elementos parásitos no se justifica en relación a la dificultad mecánica y la cantidad de material necesario para realizarlo.

Sale mejor ir añadiendo elementos Yagi que son más simples y a la larga cuantos más elementos se añadan acaban alcanzando una mayor ganancia que usando los complicados directores twin quad , twin loop o como queramos llamarlos.

La Oblong es un loop rectángular en el que se ha optimizado la relación entre sus lados para conseguir una mayor ganancia. Creo que es la mejor opción de todas las posibles de entre las antenas del tipo loop para un máximo de dos elementos siempre que se trate de polarización lineal.

Saludos.

Rafa Andreu

El tema de la Xquad es muy interesante, y no solo por el tema de satelites, si no tambien para EME. Una vez tienes un boom con un nº de elementos con ese excitado y otros elementos perpendiculares posees las dos polaridades, claro igual que si cruzas otro excitado al estilo tradicional, pero no deja de ser curioso el sistema y como dices compacto.
73.

Hola,

Rafa has dicho algo que me ha dejado pensando;

Escribió:

La distancia entre los puntos de máxima intensidad tan sólo la tiene a 1/6 de la longitud de onda frente al 1/4 de la quad convencional.

¿Quieres decir que cuanto más separados estén, más ganancia se logra?

Será por eso entonces que los rectángulos alimentados es su lado corto dán más ganancia que las demás formas¿?

Será también pro eso que un bucle completamente redondo ofrece un poco más de ganancia que en forma de cuadrado ¿?

Lo del "Choke Ring" Brian simula una misma antena con él y sin él, y efectivamente se aprecia fácilmente que los lóbulos laterales se reducen bastante.
Lo hace más que nada por el tema de G/T. Sabes que con tal de rebajar el nivel de ruido captado hacen lo que sea.

Efectivamente, Brian usó ese sistema para conseguir polaridad circular, no por la ganancia. Lo que pasa es que yo al verlo enseguida se me ocurrió ver si mejoraba la ganancia.

En la siguiente página (abajo de todo) tengo una comparación con algunos diseños que voy simulando;

Comparativa de Antenas

Gracias

73, Máximo - EA1DDO

Hola.

Pedro, si,. para EME aparte de la ganancia el poder conmutar las polaridades es una gran ventaja pues no tenemos la certeza de que la polaridad con que se transmite vaya a ser igual a la que se reciba, depende de muchos factores.

Máximo,

Escribió:

¿Quieres decir que cuanto más separados estén, más ganancia se logra?

Será por eso entonces que los rectángulos alimentados es su lado corto dán más ganancia que las demás formas¿?

Si, así es pero existen limitaciones por el diseño de la propia cúbica o loop.

Me explico:

La cúbica no son más que dos dipolos de media onda conectados por sus extremos, uno de los dipolos recibe la corriente del generador de RF y el otro dipolo lo hace por contacto físico de sus extremos con el primero.

Si cortásemos ese contacto físico entre los dos dipolos para independizarlos uno de ellos se quedaría sin recibir corriente por lo que para mantener un sistema equivalente habría que añadir un segundo generador de RF de la misma potencia y en fase con el que ya teníamos.
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Podemos realizar dos modificaciones para aumentar la ganancia de los dos dipolos ahora "libres" entre sí:

1- Puesto que ya no es necesario que los brazos de los dipolos estén doblados una modificación posible es extenderlos horizontalmente, así mejoramos su longitud efectiva.

2- Podemos alejar más los dipolos que ahora se encuentran a 1/4 de onda de separación. En el caso de dos dipolos de media onda vemos que a medida que los alejamos la ganancia también va aumentando hasta que alcanzamos una separación de 1/2 onda a partir de la cual la ganancia alcanza su valor máximo y si seguimos separando los dipolos sólo aumentan los lóbulos laterales.

Después de las modificaciones la máxima ganancia la conseguimos dejando los dos dipolos según la siguiente figura:
[img] [/img]
Ahora vemos que hemos tenido que alargar al máximo en horizontal y separar hasta media onda en vertical.
Si queremos realizar la misma modificación al elemento de la cúbica obviamente nos encontramos con un problema,.. si aumentamos el lado horizontal hemos de acortar el vertical y viceversa para mantener el perímetro de una longitud de onda.

Como no podemos mejorar uno sin empeorar el otro tenemos que decidirnos por mejorar el que más ganancia proporciona. Y ese es el vertical, ya que aumentar la separación entre los puntos de máxima intensidad que se encuentran en el centro de cada dipolo sube más la ganancia que alargarles los brazos.

Pero esto no implica que se puedan acortar todo lo que queramos los lados horizontales, pues también afecta a la superficie efectiva de la antena y a la impedancia de entrada que acaban marcando un límite a partir del cual las pérdidas generadas son mayores que la ganancia buscada.

Sólo queda buscar la relación entre los lados verticales y horizontales del loop que proporcione la máxima ganancia y ahí es donde surge la antena Oblong de la cual hay mucha información en la red.

Las mejores relaciones rondan las 0,14 longitudes de onda para el lado horizontal por las 0,42 del vertical.

Saludos.

Rafa Andreu.

Hola,

Rafa, muchas gracias por la explicación.
Todo entendido perfectamente.

Habrá que ver que se puede hacer que valga la pena.

No se que tal iría una oblong para 7 MHz por ejemplo. Salen unos 17m de altura pero solo son unos 5m de ancho.
El que tenga una torre de esas características, podría probarla.

No recuerdo habérsela visto a nadie.

73, Máximo - EA1DDO

Hola.

Máximo,

Escribió:

No se que tal iría una oblong para 7 MHz por ejemplo. Salen unos 17m de altura pero solo son unos 5m de ancho.
El que tenga una torre de esas características, podría probarla.

Estas antenas en HF se vuelven muy grandes, pero si se montan en polarización vertical parecen más asequibles sólo hace falta disponer de espacio en horizontal
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Ésta cuando vayas a HK orientada hacia Europa tendría que poner buenas señales, para la banda de 40 m. sólo hay que levantar el lado horizontal unos 3 m. sobre el suelo.

Saludos.

Rafa Andreu.

Hola,

Escribió:

para la banda de 40 m. sólo hay que levantar el lado horizontal unos 3 m. sobre el suelo.

Bueno, pues con dos cañas sencillas de 10m de altura, separadas 15m... ya tienes el cañón montado.
Eso se ve sencillo, sin radiales ni nada.

A ver si la simulo, a ver que aspecto tiene.

Rafa, a todo esto, a ver si mañana te envío un correo.

Gracias

73, Máximo - EA1DDO

Hola.

Máximo:

Escribió:

Bueno, pues con dos cañas sencillas de 10m de altura, separadas 15m... ya tienes el cañón montado.
Eso se ve sencillo, sin radiales ni nada.

Bueno tampoco es un "cañón" si la comparamos a una yagui a 20 m. de altura, pero como dices se ve una instalación sencilla y sin radiales. Aunque para aprovechar sus características en cuanto a ganancia sería necesario elevarla bastante más, si finalmente dejamos el lado inferior sólo a 1,5m. del suelo ya mejoramos la comparativa con una vertical "full size"

La he simulado y comparado con una vertical "full size" ambas con tierras de coeficientes de conductividad similares y la oblong supera a la vertical por más de 2 db.
El ángulo de radiación es bajo típico de las verticales y prácticamente idéntico en ambas antenas:

Añadiendo un reflector rectangular a 7,5 m. de separación ya empezaríamos a tener un cañoncito:

Adjunto los archivos

Saludos.

Rafa Andreu.