Antena VHF de 1/4 y LNA de 8dB

Antena Omnidireccional para 2m Se tratan de dos antenas que me han dado muy buenos resultados tanto en trasmisión como en recepción manteniendo una relación de onda estacionaria cercana a 1 en 1, esto es bastante aceptable para nuestro equipo transmisor. El equipo con el que he testeado estas antenas es con el handy Baofeng UV-5R, el mismo cuenta con un conector SMA-M de salida por lo que he tenido que comprar los conectores SMA-F y adaptador SMA-F a BNC para una mejor y sencilla conexión. La primera antena (la mas portátil) esta realizada completamente en alambre galvanizado de 3mm, el cual he recubierto de termocontraible para darle una mejor terminación y una correcta aislación. Como pueden notar se puede ver la longitud de la misma la cual sera en función a un calculo matemático de longitud de onda. La misma posee unas espiras a una determinada distancia de la base de la misma, esto no esta así por estética, ya que cumple la función de inversión de polaridad, la misma se puede calcular con un simple calculo de inductancia con núcleo de aire o bien en mi caso recurriendo a un programa de modelos matemático al que se puede ingresar fácilmente un calculo diferencial. Esta misma antena sin ese bucle o loop de dos espiras reduce considerablemente la recepción y transmisión modificando la relación de onda estacionaria y produciendo posibles fallas en la etapa de salida de potencia del transmisor. En las pruebas he utilizado la antena de stock del handy y escuchando una conversación (con fines educativos) solo escuchaba una parte de la conversación (solo una persona) y al cambiar la antena de stock por esta misma he logrado escuchar a ambas partes de la conversación (las dos personas) lo cual denota una mejora en la ganancia de la misma. También he cubierto mayor distancia en transmisión. También les mostrare esta ultima antena similar a la anterior pero de mayor potencia y para exteriores. Esta antena se trata de otra omnidireccional monopolo pero de plano de tierra radial, esto quiere decir que posee monopolos de tierra, en este caso son cuatro a 45° del plano horizontal. Para saber el tamaño de una antena o bien la longitud del dipolo, debemos emplear una sencilla formula que nos dará la longitud de onda según la frecuencia de operación, esta longitud de onda puede ser completa, media onda o un cuarto de onda. En este caso se ha calculado para un cuarto de onda. Como podemos ver la formula es longitud de onda señalada con la letra griega lambda la cual se mide en metros, será igual al producto del periodo de tiempo T y la velocidad de la luz c. Para hallar el periodo de tiempo debemos hacer el reciproco de la frecuencia esto es dividir 1 entre la frecuencia deseada o central de operación de la antena, en nuestro caso se ha calculado para 144MHz pero podría ser cualquier otro valor. Este valor del reciproco de la frecuencia nos dará un valor de periodo en segundos que al ser multiplicado por la velocidad de la luz que esta expresada en metros sobre segundo, se nos simplificaran los segundos y quedara solamente los metros que es la unidad de medida de la longitud de onda. Una vez que hallamos este valor debemos dividirlo por 4 ya que era una antena de 1/4 de onda y el valor es de 52cm esto quiere decir que el monopolo radiante debe ser de 52cm de longitud. Hay otros valores en juego por ejemplo la sección del caño irradiante que variara levemente el calculo por ejemplo para nuestro caño utilizado será un factor k de 0,95 que se multiplica a la velocidad de la luz lo cual nos dará un monopolo ligeramente mas pequeño, al rededor de 50cm. de todas formas esta compensado en el conector pero pueden tenerlo en cuenta. El elemento irradiante es un caño de cobre de 6mm empleado en instalaciones de gas. El plano de tierra será una placa base cobreada de 10x10cm de las que se utilizan en electrónica, yo he utilizado una doble faz porque me ha resultado mas cómodo para soldar de ambos lados pero recuerden que debe existir continuidad entre ambas caras de la placa sino se formara un capacitor, en mi caso al montar el conector de ambos lados de la placa se han unido ambas caras. Los alambres de tierra son de cobre de 3mm por 50cm de longitud y se conectaran a 45° del plano horizontal. El cable utilizado debe ser de 50ohms en mi caso he utilizado el cable RG-58 con dieléctrico de espuma (Foam) pero puede ser de pvc. Antena VHF de 1/4 de onda con carga Cuando utilizamos una antena de forma portátil, es decir, sin conexión a tierra, debemos crear una tierra flotante, al igual que sucede en la banda marítima donde no hay plano de tierra, esta tierra virtual se logra gracias a un circuito resonante LC. Otro factor que nos beneficia este circuito LC es la longitud de la antena. En una antena del tipo Dipolo donde uno calcula la longitud de la antena igual a la longitud de onda del la señal de RF, tenemos el problema de que a frecuencia VHF en la banda de 2m tendríamos una antena de 2m de longitud que hace que nuestro dispositivo transceptor pierda portabilidad. Seguramente escucharon de ½ longitud de onda, ¼ longitud de onda, etc.… esto como lo dice la palabra en el caso de ¼ de longitud de onda, será exactamente eso, si la antena responde a la banda de 2m con un ¼ de longitud de onda tendrá solamente unos 50cm de longitud de antena, ahora esto sería si contamos con un dipolo donde tenemos una varilla a continuación de la otra polarizadas como elemento activo y masa. Qué ocurre si no contamos con el elemento de masa, nuestra antena seria un monopolo, o bien una antena isotrópica sin tierra (una varilla como se suele ver en los handy’s), Bueno aquí usaremos nuestra bobina de carga que cumple la función de emular una antena del tipo Marconi, donde solamente existe un monopolo ortogonal a la tierra, esta antena suele fabricarse en ¼ de onda y la forma de radiación es isotrópica. Esta bobina de carga entonces emula el monopolo faltante polarizado como tierra y aparte cumple la función de virtualizar la longitud de la antena ya que esta funciona en ¼ de la longitud de onda debemos hacerle creer a nuestro transceptor que tiene una antena de 2m. Este tipo de antena es muy común en handy’s por ejemplo las de la firma Dyamond que últimamente se están viendo por todos los portales comerciales de internet, suelen usar un circuito LC que cumple estas dos funciones mencionadas. Ahora les daré una configuración estándar de antena VHF para ¼ de longitud de onda con carga LC. El circuito es el siguiente. La bobina consta de 5 vueltas de alambre de cobre de 1 mm con un diámetro interior de 6 mm en núcleo de PVC, la longitud de la bobina es de 5mm, la inductancia se encuentra en el orden de los 130nHy. El capacitor es cerámico de 4pF 50V. LNA VHF FM de 8dB Este circuito es un LNA (Low Noise Amplifier) para la banda VHF en FM, es decir es un amplificador de antena, o antena activa, para la banda de 2m, el circuito se prueba entre los 100 y 150MHz entregando así una ganancia de +/-8dB lo cual lo hace muy eficiente para esta banda de frecuencia. Si bien no mantiene esa ganancia por encima o debajo de los valores comentados, funciona muy bien para lo que es recepción en la banda de 2m ya sea radioaficionada (144MHz) o satélites meteorológicos (137MHz). También lo he probado en la banda de FM comercial y he obtenido muy buenos resultados. En el vídeo que se muestra en este post intento demostrar la diferencia de recepción al puentear el LNA o al atravesarlo, claramente se nota una mejora significativa al atravesar el LNA, espero que se pueda notar, en la vida real se nota mucho mas que en el vídeo. El circuito esta funcionando con una batería de 9V por lo que es posible que con una fuente obtengamos algo de ruido. El funcionamiento es muy sencillo, al tratarse de un circuito que no se encuentra sintonizado tenemos algunos pro y algunos contra, el circuito sintonizado nos garantiza que para un determinado ancho de banda tenemos buena ganancia y para el resto no responda, esto genera selectividad lo cual es muy bueno en un receptor, pero para simplificar el circuito se obviaron etapas resonantes. Claramente para agregar esta selectividad se deben incluir circuitos tanque en la entrada y en la salida, eso lo convierte en resonante y selectivo. En este caso el circuito solo selecciona o filtra mediante los capacitores de desacople de dc de 47pF lo cual se convierten en resistencias de unos 50ohms al atravesar una frecuencia del orden de los 100MHz (todo esto son datos algo en el aire ya que en la practica los capacitores no tenían 47pF sino 90... y que se genera una capacidad respecto a masa debido al tipo de PCB utilizado). Por otro lado el circuito es un simple amplificador en clase C del tipo Emisor Común, se polariza mediante R2 y R3, siendo R3 aparte un lazo de retroalimentacion del circuito. Los dos diodos de silicio 1N914 se utilizan para limitar la entrada del amplificador y que no sature, es decir para que la señal de entrada no supere los 500mV. link: https://www.youtube.com/watch?v=pD0YMWUGXQc