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EL RADIOAFICIONADO PATITIESO

A RAQUETAZOS CON LA TEORÍA DE LAS ANTENAS

A RAQUETAZOS CON LA TEORÍA DE LAS ANTENAS

La BIBLIOTECA, será el lugar donde iré publicando viejos artículos técnicos, dirigidos especialmente a los principiantes, que escribí desde hace unos 25 años aproximadamente.

Una buena parte de ellos giran en torno a las antenas, el último reducto de experimentación fácil, divertida y práctica que les queda a la mayoría de radioaficionados. Otra parte será una miscelánea en la que se explicará distintas habilidades necesarias para disfrutar de la radioafición.

Por la construcción de este blog, es muy fácil copiar y pegar todo lo que aquí se escribe, sin embargo, el autor agradecerá que en las copias se haga constar la procedencia y la autoría de estos trabajos en los cuales se invirtió mucho tiempo e ilusión.  Gracias

A RAQUETAZOS CON LA TEORÍA DE LAS ANTENAS

(Este artículo fue publicado por primera vez en la revista URE en Marzo de 1986)

¿Por qué un dipolo para 29 mhz. debe medir 4,91 metros y no 6 ó 5 metros? ¿Por qué una media onda de 27 mhz. puede funcionar medio regular en 29 mhz. y, en cambio, un dipolo cortado expresamente para 3,5 mhz. no cubre toda la banda de 80 metros? ¿Cómo puede calcularse el tamaño de cualquier antena conocida su frecuencia de uso o viceversa? 

Intentaremos explicarlo todo de una manera amena y sencilla. Casi todo el mundo conoce la fórmula para calcular la longitud de una antena, pero ya son menos los que saben el porqué de su uso y procedencias. Para que se entienda usaremos como base un maravilloso ejemplo ideado por un gran maestro de la radioafición, EA3PI, (q.e.p.d.) que a mi modo de ver es el más gráfico y comprensible. 

Supongamos que tenemos un tubo de material transparente de una cierta longitud por el que discurre una pelota de tenis. Un extremo de dicho canuto está abierto y, ante él, estamos nosotros convenientemente provistos de una raqueta y prestos a soltar un raquetazo cada vez que la bola llegue a nuestro extremo. La otra punta del caño está tapada por una especie de membrana capaz de devolver la pelota con la misma fuerza y cadencia con que nosotros se la enviamos. 

Ya tenemos descrito nuestro equipo emisor, pero ahora, antes de continuar, vamos a sentar unas premisas:

a) La pelota simboliza a los electrones que constituyen la energía electromagnética que recorre la antena. Su velocidad es una invariable constante de 300.000 Kms por segundo.

b) Nosotros, raqueta en mano, representamos al emisor y  debemos actuar como tal golpeando a la bola con una frecuencia predeterminada y constante.

c) Y para que todo el sistema funcione correctamente es lógico suponer que el tubo deberá tener una longitud acorde con la velocidad de la pelota y la frecuencia de nuestros golpes. 

Volvemos a nuestro ejemplo práctico. Si nuestro terreno de juego (léase canuto) da la casualidad de que mide 4,91 metros y nosotros somos capaces de golpear con la raqueta nada menos que 29.000.000 de veces por segundo, podremos observar con verdadero placer que, cada vez que lanzamos un golpe a la pelotita, la acertamos de lleno en el centro del cordaje de la pala. 

Ahora bien, si por alguna causa aceleramos la frecuencia de nuestro incesante golpeteo, entonces nos daremos cuenta de que la bola, dada su velocidad inalterable y siguiendo siempre la misma distancia, da la impresión de llegar tarde a su cita y, solamente conseguiremos atizarle con la punta de la raqueta. Si por el contrario, ralentizamos la frecuencia de los golpes, como el resto del sistema no ha variado, veremos que la pelota parece que llega antes al punto de encuentro y sólo lograremos darle con el mango. Pero, curiosamente, bien o mal, podremos seguir jugando con el sistema, aunque no logremos el 100 por 100 del rendimiento, pues una parte de la potencia de nuestro golpe habrá sido transferido a la pelota, pero otra parte importante lo perderemos en calor, producto del esfuerzo vano que realizamos y que a la larga puede provocarnos un cansancio prematuro del brazo (válvulas o transistores del paso final). No obstante, dentro de unos límites razonables, podremos variar la cadencia de los golpes o la longitud del tubo sin ningún riesgo significativo siempre que la pelotilla en cuestión incida dentro del marco de la raqueta. La diferencia, entre el límite superior y el inferior, nos da lo que viene a llamarse “anchura de banda de una antena”. 

Sinteticemos. Si aumentamos la frecuencia, debemos disminuir la longitud; por consiguiente, si bajamos la frecuencia, debemos aumentar la longitud de la antena.  

Perspicazmente, nos damos cuenta de que en esta explicación hemos manejado tres factores: 

1º.- la longitud del tubo, o mejor dicho, de la antena.

2º.- la frecuencia de raquetazos del emisor.

3º.- la velocidad de la pelota, siendo esta constante, invariable e igual a la velocidad de la luz: 300.000 kilómetros por segundo. 

Luego, será fácil relacionar estos tres elementos en forma de una ecuación en la cual, conociendo la constante y uno de los factores, se puede hallar el otro. Así tendremos: 

Longitud de onda en metros = 300.000.000 metros/segundo / Frecuencia en hertzios 

o lo que es lo mismo: 

Longitud de onda en metros = 300 / frecuencia en Megahertzios.  

Ahora bien, como lo que generalmente nos interesa es la medida de la media longitud de onda, podemos reducir aún más esta fórmula: 

Media longitud de onda = 150 / frecuencia en Megahertzios. 

Pero esta fórmula aún es susceptible de otra corrección. La electricidad, al circular por un conductor físico, sufre una cierta disminución de su velocidad por efectos capacitativo e inductivo, e incluso por la propia naturaleza del material con el cual está construida la antena. Dicho en otras palabras, la electricidad y la  luz, al atravesar un medio material queda frenada por los rozamientos de sus electrones con los del cuerpo por el que circula. Por todo ello, rectificaremos la velocidad de la luz, multiplicando su valor  por una constante cuyo término medio es de 0,95, así obtendremos  la fórmula definitiva: 

Media longitud de onda = 142,5 / Frecuencia en Megahertzios. 

Algunos autores prefieren redondear y transformar la cifra 142,5 a 143, evitando así los decimales y facilitando la operación matemática.  Empleando estos conocimientos que acabamos de adquirir, podemos comprobar y descubrir por qué una antena cortada para la banda de 10 metros puede cubrir de 27 a 30 mhz. y, en cambio, otra ajustada para 3,6 mhz. tiene serias dificultades para resonar en los 300 kilociclos de banda asignados. 

L = 142,5 / 29 mhz. = 4,91 metros

L = 142.5 / 28 mhz. = 5,08 metros

L = 142,5 / 27 mhz. = 5,27 metros 

Comprobamos que en un megahertzio la diferencia de longitud de media onda sólo sufre una variación de 17 ó 19 centímetros, que representa un margen no demasiado excesivo. Sin embargo, en el caso de la banda de 80 metros, veremos que ocurre: 

L = 142,5 / 3,5 mhz. = 40,71 metros

L = 142,5 / 3,6 mhz. = 39,58 metros

L = 142,5 / 3,7 mhz. = 38,51 metros

L = 142,5 / 3,8 mhz. = 37,50 metros  

Vemos claramente que en sólo 100 kilociclos, la variación de longitud supone más de un metro de diferencia y, de un extremo a otro de la banda, la disparidad alcanza los 3,21 metros. En nuestro ejemplo del tubo y la raqueta debemos imaginar que si tenemos cortado el tubo para 3,5 mhz. y nosotros “funcionamos” a 3,8 mhz. cuando llegue la pelota ya habremos barrido todas las moscas a nuestro alrededor. 

Evidentemente, la tercera pregunta que proponíamos la principio de nuestro artículo  queda sobradamente contestada pues, conociendo la fórmula mágica, podremos calcular cualquier antena y saber, cuando la probemos, si es larga o corta según la frecuencia que usemos. 

Posiblemente, después de leer esto, ejercitaremos una sana y respetuosa duda cuando nos hablen de antenas de VHF que funcionan de “maravilla” en HF, o de acopladores milagrosos con salida de cable coaxial.   

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1 comentario

Servando -

Gracias por el simple ejemplo de la raqueta, lo he comprendido a la perfección y yo me preocupaba de como se podía llegar a la medida perfecta sin aumentar el roe y la perdida de ganancia de la antena con esta lectura apasionante ya no tendré miedo de seguir probando antenas, saludos 73
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