Las  Antenas Verticales. 

 Muchos aficionados no utilizan las antenas verticales por la falta de conocimientos teórico-prácticos acerca de dichos tipos de antenas, inclusive hacen comentarios diciendo que  alguien ,  con una modesta vertical
pudo comunicarse en CW con alguna lejana estación, esto como un gran éxito.

En lo que sigue se da una explicación del funcionamiento de tales antenas con la intención de eliminar estos
comentarios tan poco profesionales. Yo al menos le he dado la vuelta al mundo con mi modesta vertical.

La dirección en este caso significa tanto el lugar donde se apunta, como el ángulo sobre el horizonte en que se irradia. Esto último es importante porque prácticamente todas las radiocomunicaciones que exceden los 75 kilómetros y que se realizan en frecuencias comprendidas entre 1,5 y 30 Mh son efectuadas por señales radiotrasmitidas por las antenas a ángulos sobre el horizonte que chocan con la ionosfera entre los 100 y 375 km, aproximadamente, y son reflejadas hacia la tierra.

Por ejemplo, entre Argentina y Europa, las señales de 7 Mh llegan en ángulos entre 10° y 35° el 99 % del tiempo. En 14 Mh el ángulo de llegada varía entre 6° y 17° para el mismo tiempo. El ángulo medio para las señales de DX en 28 Mh es de 9°.

 

Mayores ángulos de irradiación son útiles para comunicaciones a distancias más cortas, particularmente en las bandas de frecuencias más bajas.

Teniendo en cuenta lo expuesto, observemos las figuras que muestran la irradiación de una simple antena horizontal y vertical (figs. 1 y 2). Es fácil notar que una antena horizontal requiere una altura entre 19 y 21 metros (l/2 onda en 7 Mh, 1 longitud de onda en 14 Mh) para alcanzar el menor ángulo para DX. Pero una antena vertical entre 1/4 y 5/8 de longitud de onda constituye un irradiante eficiente de bajo ángulo de irradiación.

 

                          


                     

                                                                                                                                                                              

                                                      

Por añadidura, las figuras 2A y 2D se refieren a antenas verticales con plano de tierra artificial. Esta antena trabaja bien aun con planos de tierra imperfectos, y la merma de su rendimiento obedece a las pérdidas introducidas por dicho plano.

En la banda de 3,5 Mhz la antena vertical es superior a la horizontal para distancias que excedan los 1200 km,

especialmente si la antena horizontal está instalada a menos de 18 metros de altura. Para distancias más cortas la antena horizontal se comportará mejor que la vertical.
 

     
                       
           
                           
      

En 7 Mhz  no hay mucha diferencia entre una antena vertical y una horizontal para el trabajo de DX a larga distancia, siempre que la antena horizontal esté a una altura de 20 m. Si está a menor altura, la antena vertical se comporta mejor.

No conviene utilizar la vertical para distancias de 750 km, puesto que una antena horizontal instalada a 7 metros de altura trabaja muy bien en esa distancia, pero cuando se hace presente el desvanecimiento la antena vertical sobrepasa el rendimiento de la horizontal. Aun en 14 Mh una antena horizontal baja, generalmente es superior a una vertical para saltos cortos (short skip), pero una vez más, la vertical se sobrepone a la horizontal para distancias del orden de los 1500 km, a menos que la horizontal tenga una altura de por lo menos 15 metros. En 21 y 28 Mh la diferencia entre las dos antenas es poca, salvo que la horizontal esté a una altura no menor de 13,5 m.

Instalación de una antena vertical

Una antena vertical tiene la gran ventaja de ocupar poco espacio. Si bien una antena vertical irradiará cuando se la instala en espacios rodeados de obstáculos, parte de la potencia irradiada será obsorbida por dichos obstáculos y su diagrama de irradiación aparecerá distorsionado. Esta antena resuelve muchos de los problemas de espacio, pero desafortunadamente es difícil de instalar para frecuencias más bajas que 14 Mhz, puesto que si bien podría levantarse el irradiante vertical, el problema surgiría debido a que los radiales requieren mucho espacio. Puede reducirse el largo de los radiales instalando bobinas en serie o acomodándolos en forma de zig-zag, pero a costa de la eficiencia. En el caso de las antenas verticales para instalaciones móviles que trabajan en 3,5 Mhz y utilizan la carrocería del automóvil como plano de tierra, ei rendimiento en general es del 3 %.

 

 

La eficiencia mejorará si se instala debajo de la antena un alambrado que se vende al efecto. En 14 Mh y bandas mayores la eficiencia es muy superior. Cómo disminuir la resistencia del sistema de tierra Retornando a las antenas verticales instaladas sobre el terreno, diremos que se puede obtener una buena conexión a tierra en un terreno salitroso y pantanoso llevando un alambre por debajo del agua.

 

 En un suelo permanentemente húmedo, puede enterrarse un caño de 2,5 cm de diámetro y unos 3 m de largo. En terrenos secos, arenosos o rocosos conviene instalar 5 caños que cubran un área de 3 m2, todos ellos conectados entre sí por un grueso cable.

Una instalación de este tipo es buena para la protección contra rayos, pero no es muy efectiva como tierra para radiofrecuencia.

  

Para obtener una tierra de baja resistencia a la radiofrecuencia, debe agregarse a los caños enterrados 4 ó más alambres gruesos, también instalados bajo tierra, afectando la forma de los rayos de una rueda, los que se unirán en el centro. Para que sean efectivos, cada radial deberá tener por lo menos 1/4 de longitud de onda a la frecuencia más baja de operación.

 

Cuantos más radiales se entierren mejor será la eficiencia, pero la relación de mejora baja después que se hayan instalado doce radiales. Antes del tratamiento, la resistencia a radiofrecuencia del promedio de los terrenos es de unos 50 ohms o más. Con la instalación de los radiales dicha resistencia puede ser reducida a unos 5 ohms.

Como una antena vertical de 1/4 de onda tiene una resistencia de irradiación efectiva de unos 32 ohms, bajando la resistencia de tierra de 50 a 5 ohms la eficiencia de irradiación de la antena aumentará de 39 a 86 %. Una mejora más espectacular se obtendrá reduciendo las pérdidas introducidas por la tierra cuando se utiliza una antena acortada.

Por ejemplo una antena vertical, de 1/8 de longitud de onda (9,90 m de largo para 80 m) tiene una resistencia de irradiación de alrededor de 10 ohms.

Con tal antena, al reducir la resistencia de tierra de 5j) a 5 ohms mejorará la eficiencia, que sería del 17 % al 67 %.
Si no se posee lugar para instalar radiales de 1/4 de onda radiales más cortos darán todavía buen resultado si se aumenta su número. En una instalación particular, 16 radiales entre 7,50 y 12 m bajaron la resistencia de tierra
de 50 a 7,6 ohms en 4 Mhz.

La eficiencia de una antena vertical será diferente según la naturaleza del terreno en la que se la instale, es decir, que la irradiación será mejor donde las pérdidas sean menores. Las señales irradiadas rozan la superficie de la tierra, y aun sobre la mejor tierra posible la energía irradiada a ángulos por debajo de los 3 1/2° es absorbida dentro de unos pocos kilómetros. Sobre una tierra con pérdidas la energía irradiada a ángulos hasta los 10° puede ser absorbida de esta manera.

Las líneas puntuadas en la parte baja de las curvas de las figuras 2A y 2D muestran los efectos de esta atenuación sobre una tierra promedio. Pero la pérdida de la potencia que se origina de esta manera no es muy alta, simplemente porque las antenas prácticas no irradian un gran porcentaje de potencia a ángulos demasiado bajos. 

En las figuras 1A a ID no'se muestran  líneas puntuadas debido al hecho de que a las alturas mostradas las antenas horizontales no irradian potencia apreciable a ángulos por debajo de los 5°.

Antenas  verticales  prácticas

Probablemente la antena vertical más simple se ilustra en la fig. 3 y consiste en un irradiante de 1/4 de onda alimentado con un cable coaxil de 50 ohms. Las ondas estacionarias en el cable de alimentación serán del orden de 1,5 a 1 a la frecuencia de resonancia de la antena. Si la antena se utiliza con plano de tierra, bajando los radiales para producir un ángulo por debajo de la horizontal de unos 30° (2,40 m para radiales de 4,95 m), la relación de ondas estacionarias bajará hasta cerca de 1 a 1. Si se desea utilizar la antena para el doble de la frecuencia deberá instalarse un circuito sintonizado entre la base de la antena y la tierra, según se muestra en la fig. 4. Sin embargo, si la antena tiene plano de tierra, probablemente será necesario agregar por lo menos un par de radiales de 1/4 de onda a la nueva frecuencia para obtener el mínimo de relación de ondas estacionarias.

 

Uno de los secretos para obtener buenos resultados en una antena vertical multibanda, consiste en instalar 4 radiales de 1/4 de onda para la frecuencia más baja y por lo menos un par de ellos, también de 1/4 de onda, para cada una de las frecuencias adicionales que se deseencubrir.

 

Con referencia a la fig. 5, una antena de 5/8 de longitud de onda, para la frecuencia más alta en que se desea trabajar, lo hará eficientemente sobre una relación de 4 a 1, y con eficiencia menor lo hará sobre una relación de 8 a l  Eligiendo cuidadosamente las derivaciones de la bobina de carga, se producirá un mínimo de ondas estacionarias en todas las frecuencias, excepto en la segunda armónica de la antena. A dichas frecuencias un condensador en serie producirá una menor relación de ondas estacionarias en la línea que las derivaciones de la bobina.


                                                           

             

      

La corriente que circula en la base de la antena será alta; por ejemplo, con 1 kW circulará una corriente que variará entre 5 y 8 amperes, dependiendo de la frecuencia. Para quienes les gusta cambiar de banda continuamente, una antena de este tipo les significará correrse hasta la base de la antena cada vez que quieran hacerlo.

 

Es por ello que un método más conveniente de realizar una antena multibanda vertical consiste en utilizar trampas en serie con la antena, las que cambian automáticamente el largo eléctrico de la antena cada vez que se cambia la frecuencia de operación.

Conclusiones

Si el operador que instala la antena es un entusiasta del DX a gran distancia, una antena vertical bien instalada se comportará excelentemente. Si se prefieren contactos en 3,5 y 7 Mhz a distancias cortas instálese una antena horizontal.

 

Para los años venideros en que la actividad solar será baja, las antenas de bajo ángulo de irradiación serán excelentes para los QSO durante las horas nocturnas en 3,5 y 7 Mhz.

Si no se está en condiciones de bajar la resistencia de la tierra o si su ubicación no permite instalar la antena vertical en un lugar libre de obstáculos, la experiencia indica que se logran mejores resultados con una antena horizontal.


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Otro comentario muy interesante sobre las antenas verticales vrs las horizontales puede encontrarlo en el siguiente
enlace: 

http://cx2ua.blogspot.com/2008/11/antenas-verticales-y-horizontales.html  se los recomiendo.



   

 
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Tomado de:   http://www.lu8dbj.com.ar/antena10.html el comentario inicial es de Ti2amx.