Antena dipolo dual band económica Terrestre y LEO
Antena dipolo dual band económica 105 grados
En mi etapa de novicio de la radioafción siempre escuche que por lo menos había que armar o fabricar una antena en al vida, así que me pusé manos a la obra, tenía claro que necesitaba un sistema irradiante muy específico. Antes de cortar el primer tubo de aluminio o abrir el software de simulación, definí los siguientes objetivos que dieron forma al diseño de lo que hoy he bautizado como la Antena Dual Band VHF/UHF de 105 grados:
- • Construcción accesible: Una antena simple que pudiera fabricar yo mismo, utilizando herramientas mínimas y materiales fáciles de conseguir.
- • Máxima eficiencia: Lograr la mínima Relación de Onda Estacionaria (ROE) posible para optimizar la transmisión sin usar redes de adaptación complejas.
- • Comunicación efectiva: Lograr abrir los repetidores R1 y R2 en VHF, así como el repetidor UHF, son repetidoras de mi ciudad
- • Polarización: Operar estrictamente en polarización vertical.
- • Estética discreta: Que su forma física pasara en lo posible desapercibida sobre el techo de una casa.
Inspiración en la Comunidad
Para darle viabilidad técnica a estos requisitos, me apoyé en el ingenio de otros radioaficionados a través de YouTube. Tomé como referencia los trabajos de Sergio Radioaficion (XQ2CG), quien demuestra la enorme eficiencia de construir dipolos duales simples por inducción (ver video) y ajustar ángulos en antenas monobanda en MMANA-GAL para obtener una ROE sumamente baja (ver video).
Asimismo, me inspiró la practicidad del canal EA4FPW (ver video), que enseña a ensamblar antenas VHF/UHF muy económicas utilizando elementos comunes, como tubos pequeños y cajas estancas de electricidad, logrando un sistema rígido que no requiere ajustes de sintonía engorrosos una vez ensamblado.
El Diseño: MMANA-GAL y el Ángulo Perfecto
Sabemos que un dipolo tradicional extendido a 180 grados tiene una impedancia natural que ronda los 73 ohmios. Para cumplir mi objetivo de mínimo ROE al conectarla a equipos de 50 ohmios, necesitaba modificar su geometría para forzar la bajada de esa impedancia.
Tras varias iteraciones virtuales en MMANA-GAL, el software arrojó el punto dulce: cerrando los brazos del dipolo a exactamente 105 grados, la impedancia bajaba hasta acoplarse de manera casi perfecta.
Aquí pueden ver la disposición geométrica del modelo:
Geometría de la antena en MMANA-GAL
Los cálculos de radiación y ganancia confirman el rotundo éxito del diseño:
Tabla de resultados MMANA-GAL
Para la banda de 2 metros (145.000 MHz), el lóbulo omnidireccional es excelente. El modelo arroja una impedancia teórica de Z = 52.35 + j0.28 Ω, un ROE de 1.05 y una destacable ganancia teórica de 6.53 dBi.
Patrón de radiación a 145 MHz
El comportamiento en la banda de 70 centímetros (435.000 MHz) es igualmente impresionante, manteniendo la directividad baja hacia el horizonte. Alcanza una impedancia de Z = 49.41 + j1.61 Ω, un ROE de 1.04 y una ganancia teórica de 9.66 dBi.
Patrón de radiación a 435 MHz
Materiales y Fabricación
La construcción fue rápida y sumamente económica. Para los elementos irradiantes utilicé tubo de aluminio hueco de 3 mm de diámetro, lo cual le otorga la rigidez necesaria sin añadir peso excesivo. El soporte central y el mástil aislante los fabriqué utilizando tubos y conexiones estándar de PVC, componentes de ferretería accesibles y fáciles de trabajar.
tubos de aluminio versión de 3mm
Ajuste de largo de radiantes
A continuación, les muestro las imágenes de la antena recién ensamblada (antes de instalar) y cómo quedó finalmente montada en el techo. Como pueden ver, el objetivo visual fue un éxito rotundo: su perfil bajo hace que pase completamente desapercibida.
Antena antes de instalar
Antena antes de instalar
Antena instalada en el techo
Antena instalada en el techo
Resultados Reales: Mediciones con NanoVNA
Utilicé mi NanoVNA para realizar un barrido en la banda de VHF, y los resultados fueron excepcionales, confirmando que el ángulo de 105° fue la decisión correcta. Los valores medidos en la antena real fueron:
ROE Mínima: 1.03 a 146.900 MHz
Prácticamente resonancia perfecta
- ROE Mínima: 1.03 a 146.900 MHz
- ROE 148.100 MHz: 1.18
- ROE 144.040 MHz: 1.39
Estos márgenes significan que la antena cubre perfectamente toda la porción útil de la banda de 2 metros con un nivel de estacionarias insignificante.
Mediciones del NanoVNA registro a 144MHz
Mediciones del NanoVNA registro a 146MHz
Mediciones del NanoVNA registro a 148MHz
Rendimiento Terrestre: RENER y Distancias
Los buenos valores del analizador se tradujeron inmediatamente en rendimiento real. Actualmente, logro abrir con total solidez la Repetidora 1 (146.960 MHz), la Repetidora 2 (147.050 MHz) y la repetidora de UHF.
El éxito definitivo de la antena quedó comprobado al reportarme satisfactoriamente en la cadena de RENER de las 20:00 horas a través de ambas repetidoras de VHF. Para estas pruebas operé con mi radio Hiroyasu 980 Pro configurado en su nivel de potencia mínimo, entregando apenas 12W.
12W → 27 km de distancia
Comunicación sólida con potencia mínima
Un detalle destacable de esta eficiencia es la distancia: una de las repetidoras se encuentra a 27 km de mi ubicación, mientras que la otra está a 5.5 km. Lograr comunicarme sólidamente con 12W a esas distancias demuestra el buen rendimiento de este sistema irradiante.
Mediciones del NanoVNA registro a 144MHz
Un Beneficio Inesperado: Operación Satelital (LEO)
Aquí viene la parte más interesante de este proyecto. El propósito original de inclinar los brazos a 105° era estrictamente reducir el ROE. Sin embargo, al alejarme de los 180° puros (verticalidad total) y acercar los elementos hacia un plano más horizontal, alteré el patrón de radiación tridimensional, dotando a la antena de un componente de radiación hacia el espacio que un dipolo vertical estricto no posee.
Me animé a probar esta ventaja apuntando al cielo. Comencé intentando captar imágenes SSTV desde la Estación Espacial Internacional (ISS). Dado que la ISS transmite con una potencia considerable, logré recibir imágenes con una claridad sorprendente.
Imágenes SSTV recibidas de la ISS
Imágenes SSTV recibidas de la ISS
Animado por esto, intenté escuchar los transpondedores de voz. Noté que los satélites comienzan a ser audibles a partir de elevaciones de los 25 grados. Si bien existe el clásico fading (desvanecimiento) debido a que los satélites utilizan antenas de polarización circular o cambian su orientación al rotar (frente a mi dipolo con componentes lineales cruzados), logré escuchar claramente tanto a la ISS como al satélite indonesio IO-86. Satélites de menor potencia, como el SO-50 o el AO-123, quedaron fuera del alcance de este diseño.
La prueba de fuego fue intentar transmitir (TX) a través de ellos. A pesar de ser una antena diseñada para comunicaciones terrestres locales, ¡logré establecer y confirmar comunicados (QSO) satisfactorios a través de la ISS y el IO-86!
QSO confirmados en QRZ
Técnicamente, este dipolo en "L" invertido actúa como un punto intermedio entre una antena estrictamente terrestre y una "Turnstile" para satélites. Su disposición inclinada le permite captar señales provenientes de pases elevados mucho mejor que una colineal vertical estándar, lo que la convierte en una opción increíblemente versátil.
He procedido a comparar el comportamiento de la antena en espacio libre con el patrón de radiación de otras antenas omnidireccionales de satelite.
Espacio libre VHF
Espacio libre UHF
Espacio libre Otras antenas
Archivos de Diseño Disponibles
Entiendo que las condiciones de cada estación varían y que proponer un soporte a 105 grados exactos puede ser un reto mecánico. Por ello, dejo disponibles para descarga:
Este proyecto es la prueba de que es una antena de compromiso para novicio, sumado al modelado previo, rinde frutos... ¡incluso más allá de la atmósfera terrestre!, obviamente no va a reemplazar una RINGO o una YAGI, pero para tener un pie en ambos mundos está genial ¡73 de OA4EIV!
