Mapas azimutales

Si miras el típico mapa colgado en la pared de un colegio, la famosa proyección de Mercator, te llevarás una idea equivocada del planeta. ¿Sabías que Groenlandia parece en ese mapa tan grande como África, cuando en realidad África es casi 14 veces más grande?

Mapa del mundo con proyección Mercator

La realidad es tajante: no es posible representar una esfera en un plano de dos dimensiones sin deformarla. Al aplastar la Tierra en un papel, hay que elegir qué distorsionar: las distancias, las formas, las superficies o las direcciones. Ningún plano mundial puede mantenerlo todo correcto al mismo tiempo.

Así pués, si queremos saber a que dirección tenemos que enfocar nuestra antena directiva para «apuntar» a un país o zona específica, vamos a tener un problema si pretendemos hacerlo con los mapas clásicos.

La solución al problema es la utilización de un mapa azimutal (también llamado cenital) que es un tipo de mapa que se construye proyectando la esfera terrestre directamente sobre un plano que toca la Tierra en un único punto específico (el centro del mapa). Es como poner una hoja de papel plana rozando la Tierra en un punto determinado, por ejemplo, nuestra casa: el mapa se dibuja desde ese centro hacia afuera en forma circular.

Una de las mejores webs para crear tu mapa azimutal personalizado es https://ns6t.net/azimuth/azimuth.html en la que poniendo tus coordenadas o el nombre de tu ciudad basta para generar un PDF con el plano.

El plano anterior muestra la proyección cenital de todos los países del mundo con centro en la ciudad de Barcelona, donde vivo. Nótese, por ejemplo, que para dirigir la antena hacia Nueva Zelanda, tenemos que enfocarla unos 60º en dirección noroeste cuando en un mapa clásico parecería estar al sudeste. Japón incluso está mucho más al norte a solo 30º dejando el Estrecho de Bering a 0º exactos.

Otro tema ya es como enfocamos una antena en dirección correcta solamente sabiendo los grados, pero eso ya lo dejo para otro día.

Resuelto otro enigma mundial

Siguiendo la estela, esta semana, del anuncio de OpenAI de que había resuelto uno de los siete problemas del milenio del Clay Mathematics Institute, concretamente el llamado “problema de existencia y suavidad” de Navier-Stokes, tengo el honor de comunicaros que yo también he resuelto otro.

Se trata del famoso «problema de los radiales doblados»: tengo en mi terraza una pequeña antena vertical de 50/144/430 MHz y día tras día, los radiales se doblan cada vez más. Obviamente no podía ser el viento porque no ofrecen ninguna fuerza de rozamiento y tampoco el peso porque apenas pesan. Pese a todo, cada día se iban doblando un poco más, y de vez en cuando tenía que subirme y enderezarlos.

Y el sábado pasado, por fin, conseguí resolver este enigma. Salí a regar mis plantas a primera hora y me encontré un montón de loros parloteando tranquilamente en los radiales. La situación más crítica estaba en el radial ajustable para 50 Mhz desde donde un loro estaba tranquilamente contemplando las vistas de mi barrio, ejerciendo todo el peso en la punta del mismo y tensionando su rigidez natural.

Loros en los radiales

Lo más curioso de todo es que los dos loros habían escogido el punto más alejado de la antena y estaban justo en la punta de los radiales haciendo que se doblará al máximo.

Para ahuyentarlos, viendo que las buenas palabras no funcionaban, tuve que amenazarlos con una descarga de 100W después de lo cual decidieron deponer su actitud y largarse.

Moonraker YG27-35

Hace más de un año me compré la Moonraker YG27-35, una antena yagi para VHF y UHF de alta ganancia (9,5 dB y 11,15 dB respectivamente). Inicialmente me la compré para llevármela al campo con mi equipo portátil bibanda pero la verdad solo la había utilizado una vez desde lo alto de Nabaín.

Hoy la he montado e instalado en mi casa para hacer unas pruebas en SSB y he escaneado el escueto manual de instrucciones para que no se me pierda.

Manual de instrucciones de la Moonraker YG27-35

También le he hecho una foto de detalle al sistema ajuste de estacionarias que incorpora y que funciona realmente bien.

Detalle del punto de alimentación de la Moonraker YG27-35

A través de las dos palometas de los soportes dorados se ajustan las ondas estacionarias, siendo el tramo de la derecha para UHF y el de la izquierda para VHF. Los ajustes iniciales recomiendan dejar 20mm en U y 29mm en V pero al final he tenido que mover bastante el tramo de VHF para dejar la ROE a 1.

EADELTA 11

Por fin llegó mi EADELTA 11, una delta loop multibanda desde 14 MHz a 54 MHz que había comprado en WiMo hacía un mes, en Alemania, por 225€. Técnicamente es capaz de cubrir 6 bandas, 6/10/12/15/17/20 metros, aunque en la realidad es una multibanda pura con un balun 1:1 en la base y un bucle no resonante en ninguna de esas bandas.

Especificaciones ténicas de la EADELTA 11

Las medidas de la antena son bastante contenidas: 3,8 metros de altura por 3,6 metros de ancho. Teniendo en cuenta que he colocado unos 4 metros de mastil (2,5 + 1,5) a unos 2 metros del suelo, la altura total del montaje es de unos 10 metros, más o menos, sostenidos por un sistema de tres vientos con buen anclaje.

Una vez instalada el cambio es muy sustancial respecto a mi antigua vertical multibanda o a un simple dipolo en V invertida. Pese a que a nivel de transmisión yo creo que se equipara bastante a la vertical, a nivel de recepción el ruido ha disminuído de 3 a 4 puntos, sobre todo en 20m.

Un aspecto importante a tener en cuenta es que en 10 metros no me hace falta el acoplador pero prácticamente para el resto de bandas, he necesitado un sintonizador de antena externo porque el de la IC7300 no llegaba. En concreto, he utilizado el MAT-Tuner mAT-180H que utilizaba con mi Icom IC7000 y que funciona también perfectamente con la IC7300 utilizando el cable especial para Icom. De hecho, incluso he podido hacer QSOs en 30 y 40 metros con la misma antena.

En resumen, estoy muy satisfecho con mi nueva adquisición porque no se me resiste prácticamente nada y con poca potencia 10-20 W soy capaz de cubrir toda Europa sin problemas.

Por si hay algún interesado aquí dejo el manual de montaje y las especificaciones técnicas de la antena.

Al final, no voy a tirar dos líneas

Sigo yo estudiando la mejor configuración de antenas para llegar más lejos y disminuir el ruido eléctrico que tengo aquí en la ciudad de Barcelona, y después de un par de días leyendo sobre antenas he llegado a una nueva conclusión.

Voy a abandonar mi idea inicial de tener dos antenas con dos tiradas de cable porque he leído que en TX, me entraría toda la señal por el cable que no estuviera utilizando y se me colaría por todas partes desde el conmutador.

Así, abandonaré también la vertical y el dipolo fan y voy a ponerme una Delta Loop rígida en forma de V a ver como va. En teoría, no debe captar ruido y funciona bastante bien para DX. Espero poder tenerlo todo listo alrededor del 15 de julio.

La elegida será la la Delta 11 de EAntenna que funciona en 6 bandas (6/10/12/15/17/20m) y aguanta unos 1000W pep, o sea unos 300W en FT8.

Lo que sí voy a hacer es cambiarme el RG213 porque tengo que alargar la línea y me pondré un Ultraflex-10 con el mismo grosor del 213.

Antenas resonantes vs banda ancha

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.

    Unun 4:1 de la Moonraker GPA-80

    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.

    Antena «Pata de Silla» V2

    Este fin de semana he mejorado la primera versión de la antena «Pata de Silla«. Lo que he hecho es acortar la distancia de la salida de los polos para cada una de las bandas con la entrada de la antena para que el centro quede casi debajo.

    Detalle de la antena «Pata de Silla» con el filtro choke y la salida del plano de tierra

    Posteriormente he instalado un filtro de choke directamente conectado a la entrada de la antena. De allí mismo sale el cable que entra en el soporte de los polos para crear un plano de tierra convencional.

    Filtro de choke

    En la imagen superior está el filtro de choke, comprado en Wimo, junto con el cable que une el vivo y el tierra en la antena bigotes de gato.

    El resultado es excepcional en todas las banda de HF y por primera vez he conseguido una supresión de ruido realmente buena.

    Antena de HF «Pata de Silla»

    Esta semana he inventado una antena de HF a la que he llamado «Pata de Silla» porque la he hecho con una pata de silla de madera que encontré junto a un contenedor. Obviamente es la versión 1 y es muy mejorable pero de momento tiene un rendimiento muy bueno.

    La idea básica inicial consistía en poner una antena dipolo para 28 MHz justo debajo de mi vertical (una Moonraker GPA-80 sin radiales ) para poder conmutarlas y tener señales menos ruidosas. Al final me animé y monté una bigotes de gato para cuatro bandas, 10m-17m-15m-12m, sin balun ni nada. El resultado fue bastante bueno y aunque las señales son menos fuertes que con la vertical, el ruido es menor y en algunas direcciones el dipolo la supera ampliamente.

    La innovación del sistema es que cuando cambio de dipolos a vertical, estos se quedan inoperativos y desconectados por lo que decidí montar un latiguillo de un solo hilo con un PL-259 que unía vivo con malla y que conecté a la base de la antena a modo de tierra… y que cambio!!!!.

    Detalle de la base de la antena de HF «Pata de Silla»

    Lo primero es que las señales de la vertical utilizando este plano de tierra creado por la bigotes de gato han mejorado y sobretodo el ruido ha disminuído un poco. Además, la antena resuena mucho mejor en todas las bandas y especialmente en 20m pese a no tener esa banda en el grupo de dipolos.

    A la que tenga un poco de tiempo voy a mejorar el invento un poco, añadiendo un choke en la vertical, y acortando el palo de silla para que los dipolos salgan justo por debajo de la vertical.