La antena logarítmica corrientemente utilizadas en las redes profesionales o militares de comunicaciones es poco conocida por los radioaficionados.
Existen varias razones de ello, de las que la primera es que, aparte de algunas firmas extranjeras, no se encuentra rastro de ella en ningún catálogo, publicaciones ésta que hace soñar y excita las imaginaciones. Y además, excepción hecha de las antenas previstas para las bandas de frecuencias elevadas, la antena logarítmica no es propiamente un aéreo de apartamento, Es indispensable disponer de un cierto espacio vital para pensar en el despliegue de un aéreo destinado a las bandas decamétricas.
Pero su características, que consiste esencialmente en una elevada ganancia (8 a 12 dB) en una banda ancha que puede incluir 3 ó 4 bandas de aficionado, merece que nos fijemos en ella. Por ello creo interesante exponer un poco de teoría y principio, simplificando todo lo posible, y proponer algunas realizaciones prácticas, fácilmente reproducible, de cálculo fácil y seductoras para aquellos de nuestros lectores que dispongan de un emplazamiento suficiente, por ejemplo jardín, parque, campo.
El aéreo esta constituido por un par de número variable de dipolos paralelos y dispuestos en el mismo plano; cuya longitudes y distancia varían regularmente en función de su factor " r " determinado a partir de la ganancia y de la banda pasante.
Estos dipolos son alimentado en oposición de fas por una línea cruzada, y el cable de alimentación se une al centro del elemento más corto, es decir, por delante, por intermedio de un simetrizador apropiado, eventualmente un transformador de impedancia, si es necesario.
Partiendo de la punta del triángulo " α " (ficticio), los dipolos sucesivos resuenan en frecuencia cada vez mas bajas, y cuando uno de ellos entra en resonancia en una frecuencia dada, los elementos más cortos desempeñan el papel de directores y los más largos el de reflectores.
A igual número de elementos, este aéreo presenta una ganancia ligeramente inferior a la de una Yagui por tener menos directores, pero su relación delante-atras es mas favorable a causa del mayor número de reflectores (salvo para las frecuencia más bajas). En cambio, la proporción de ondas estacionarias es muy favorable en el conjunto de la banda cubierta (inferior a 2:1).
En la práctica, se puede realizar sin dificultad una antena que responda a las necesidades del tráfico de una estación de radioaficionado y cuyas características serían las siguientes:
Relación entre las frecuencias extremas = 2 ( 7 - 14 MHz)
Relación entre las frecuencias extremas = 2 (14 - 21 - 28 MHz)
Relación entre las frecuencias extremas = 4 = ∞ (7 - 14 - 21 - 28 MHz)
ROS = 1:5/1 aproximadamente
Ganancia = 8,5 a 10 dB
Relación delante-atrás = 14 a 21 dB (según frecuencia)
En condiciones de disponer de espacio suficiente, se puede considerar una relación de frecuencia de 3 (7 - 14 - 21 MHz) con idéntica ganancia, si se puede disponer de un espacio de 30 x 20 mts. pero nada se opone a pensar en las posibilidades de una antena logarítmica reduciendo su destino a dos banda (14 - 21 MHz) o incluso a una sola, que sería cubierta íntegramente sin esa punta marcada de resonancia que se deplora en los dipolos o en las antenas de tipo Yagui.
Ahora se vera como se aborda el cálculo y la realización de una tal antena en la que las frecuencias (F) así como las longitudes de los elementos (E) y sus distancias (D) están en la misma relación " r ".
Si F2 es la frecuencia de resonancia del elemento de longitud E2, situado a la distancia (D1) de E1, podemos escribir que:
F1 = F2 * r
E2 = E1 * r
D2 = D1 * r
Existe, naturalmente, un camino matemático riguroso que permite determinar el valor de los elementos de una tal antena, pero la experiencia demuestra que el método simplificado que se propone da lo mismo resultados, se ha confeccionado una tabla diagramada que resuelve prácticamente todos los problemas planteados en el establecimiento de una antena logarítmica.
Esta tabla comprende tres ejes verticales A, B y C, permite determinar el factor " r " de un aéreo de longitud (B) y de banda pasante (C). Paralelamente, podemos conocer la ganancia y asesorarnos del ángulo en el centro " α " (eje A).
El elemento más largo E1 puede ser considerado como el reflector de una antena cuyo elemento que le precede E2 es sensiblemente resonante en la frecuencia más baja de la gama a cubrir. Se puede situar entre 0,1 a 0,15 λ, según el caso por detrás de E2.
1-) Cuando más corta sea la antena (y más abierto el ángulo virtual
" α " en el vértice), más diferente son las separaciones (D) y las longitudes (E) de los elementos y menor es la ganancia, e inversamente;
2-) Cuando más extendida sea la banda de frecuencia cubierta (a igual ganancia), más larga debe ser la antena, e inversamente.
EJEMPLO:
Sea una antena destinada a cubrir las banda de 40, 20 y 15 mts, o sea de 7 a 21,450 MHz, es decir, una relación de 3, y fijamos una longitud de 0,8 λ.
La longitud aproximada de la antena será:
(300 / 7) * 0,8 = 34,28 mts.
Con una regla unir por los puntos 3 (C) y 0,8 λ (B), vera que corta al eje A en el punto de 9 dB, que corresponde a un factor " r " de 0,86, éste último es el dato más importante a retener
La longitud del 1er. elemento E1 será:
142,5 * 100
---------------- = 21,40 mts. aprox.
7 * 100
La longitud aproximada del elemento mas corto será el 38 % de la longitud de onda que corresponda a la frecuencia más elevada, o sea:
300
--------------- * 0,38 % = 5,32 mts. aprox.
21,450
La distancia D1 entre los dos primeros elementos será:
21,450 * 0,15 λ * 2 = 6,44 mts.
Se empezará a confeccionar una tabla y quedará así:
E1 = 21,40 D1 = 6,44
E2 = 18,40 D2 = 5,54
E3 = 15,83 D3 = 4,76
E4 = 13,61 D4 = 4,09
E5 = 11,71 D5 = 3,52
E6 = 10,07 D6 = 3,03
E7 = 8,66 D7 = 2,60
E8 = 7,45 D8 = 2,24
E9 = 6,40 D9 = 1,93
E10 = 5,50 D10 = 1,66
E11 = 4,73
Como se obtiene estos valores, se toma el valor de E1 y se multiplica por 0,86 λ, el resultado nuevamente se multiplica por 0,86 λ y así sucesivamente hasta pasar la longitud del elemento más corto, en esto caso el elemento más corto es de 5,32 m, por esta razón se agrego el elemento E11. Lo mismo se debe hacer con la distancia (D).
Para saber su longitud se debe sumar todos los metros de la distancia (D), esto da una longitud de: 35,81 mts.
Siendo el décimo elemento más largo que la dimensión mínima (5,50 m) que permite extender la banda pasante hasta 21,450 MHz, se ha añadido un elemento suplementario E11 de (4,73 m) que se extiende la banda pasante hasta los 24 MHz.
Así pues esta antena tiene 35,81 mts. de longitud por un ancho de 21,40 mts, y permite cubrir de 7 a 24 MHz, con una ganancia de 9 dB.
Esta antena esta constituida por hilos de cobre esmaltado con un aislador central de PVC o acrílico de 5 cm x 5 cm, perforado como se indica en esta figura abajo.
Una cuerda de nylon se enhebra en cada bloque aislante y sirve de espina dorsal a toda la antena. La línea de alimentación es continua, constituida por dos hilos paralelos, y la transportación se efectúa por una conexión cruzada de uno y otro lado del bloque aislante. Los extremos de los elementos, cortados con ligeros exceso de longitud, se lleva a la dimensión y se une por plegado a una cuerda de nylon a cada lado, Con ello la antena necesita seis puntos de fijación entre los cuales se tensan las cuerdas convenientemente.
Como se dijo con anterioridad, esta antena está reservada a los aficionados que dispongan de mucho sitio, pero por su forma en V invertida, sólo requiere un mástil de apoyo de aproximadamente 9 a 12 mts. de altura, y no tiene más que elementos alámbricos. Se impone en particular cuando se requiere obtener una ganancia elevada en una determinada dirección.
La descripción que sigue esta inspirada en un estudio publicado por la revista inglesa " Mercury", Organo del "Royal Signal A.R.S.".
La Cuerda AB y AC que parten de la cúspide sirven de armadura. Lo mejor es colocarla de un solo trozo, sin cortarlo, lo que da mayor estabilidad al conjunto. El elemento dorsal AD constituye en cierto modo la cumbrera, las dos cuerdas que parten del vértice D, desde el suelo, se unirán sensiblemente a los puntos medios M y N de AB y AC.
Biografía:
Manual "Las Antenas" por R. Brault y R. Piat - 1998 - 3ra. Edic. Editorial Paraninfo.
