Por fin, después de muchos años estoy empezando a entender como funcionan las antenas. Y eso que soy ingeniero de telecomunicaciones, pero estas cosas nuncan terminan de explicártelas a nivel práctico…
Dejando de lado el tema de la directividad (porque todo el mundo sabe que cuantos más elementos dipolos tenga una yagi, más direccional es), me centraré en las antenas verticales.
En HF (1-30 MHz) básicamente hay dos tipos de antenas: las resonantes y las de banda ancha. Y ambas tienen truco.
Resonantes. Las antenas resonantes tienen la habilidad de resonar en cada una de las bandas para las que han sido diseñadas. Es decir, si una antena vertical resonante funciona en 10, 15, 20 y 40m, significará que sin casi necesidad de acoplador de antena y sin haber utilizado ninguna impedancia artificial (unun) en su entrada, toda la potencia entregada por el transceptor se estará enviando en esas frecuencias a través de sus elementos radiantes.
Aunque hay varias técnicas, el truco consiste en poner «trampas» en la antena. Por ejemplo, si queremos hacer una antena que resuene en 10 y 12 metros, entonces el elemento radiante principal tendría que medir 5 y 6 metros, cosa imposible porque o mide 5 o mide 6. Para lograrlo, colocaremos una impedancia variable en función de la frecuencia a los 5 metros de tal forma que por encima de 28 MHz no deje pasar señal. Eso lo conseguiremos con bobinas y elementos capacitivos.
Banda Ancha. Por otro lado, las antenas de banda ancha están hechas de un hilo central a los que se instala un unun en la entrada. Un unun es un transformador de impedancia para adaptar líneas y antenas desbalanceadas que convierte la impedancia de la antena para que no haya estacionarias pero sin permitir que resuene completamente en ninguna frecuencia.
Si una antena no resuena en la frecuencia en la que estamos emitiendo entonces tendremos ondas estacionarias (SWR). La medición de SWR para una frecuencia concreta en una antena nos dará la potencia efectiva que se irradia desde esta. Para que esa SWR sea lo más baja posible y no se nos rompa el equipo, las antenas de banda ancha incorporan un unun 1:4 o 1:9 para que la impedancia resultante sea de 50 ohms y reduzcamos la relación de ondas estacionarias.
Es decir, que una antena de banda ancha (mucho más barata que una resonante) será siempre mucho menos eficiente que una antena resonante.
Mi problema. Andaba yo jugando con una Moonraker GPA-80 (es una antena de banda ancha) y después de un rato en 80m haciendo FT8 cerca de 100W, la antena de golpe saltó a un alto nivel de estacionarias. Después de investigar, leer, medir y desmontar la base de la antena la conclusión es que la ferrita del unun se ha sobrecalentado y ha alcanzado la Temperatura de Curie, por encima de la cual pierde sus propiedades magneticas de forma permanente.
La razón ha sido que en bajas frecuencias, donde la GPA-80 es menos resonante, la mayor parte de la energía la absorbe el unun (que no es más que una impedancia variable) para compensar la diferencia de impedancias y reducir SWRs. Esa energía que he calculado puede ser alrededor de un 60% de toda la potencia emitida por la emisora, se ha transformado en calor y es lo que ha hecho que alcance los 150-200ºC dejando inutilizado el unun.
Una de las mediciones que he hecho para llegar a esa conclusión ha sido desmontar el unun y añadir una resistencia de 200 ohms para simular la antena y medir en su entrada con el NanoVNA la SWR. Al obtener valores de hasta 6:1 estaba claro que el unun había perdido sus propiedades.
