ANTENA NVIS

[Jason2000]

Como resultado de una serie de investigaciones intentando diseñar una antena con poca ganancia en la recepción de emisoras Broadcasting en las bandas de Radio Aficionados (R.A) que no perturbaran las comunicaciones realizadas a corta distancia es que se desarrolló una antena sobre la base de la teoría de cortinas de gran ganancia , que rechazan el QRM desde ángulos bajos. Después de algunos trabajos experimentales, resultó una antena de alta ganancia en distancias cortas y medias tanto en transmisión como en recepción. Fue diseñada para la banda de 40 metros , es extremadamente simple, poco crítica y ofrece gran ganancia y factores de rechazo del QRM .
Denominada NVIS ( Near Vertical Incident Skywave o antenas de onda ionosférica de incidencia casi vertical ) los estudios de propagación y el trabajo de diseño de esta antena se realizaron en Empresas Dusina en Melbourne , Florida, U.S.A, aunque ya los alemanes en la segunda guerra mundial la usaban con frecuencia

Saltar distancias cortas y medias en la banda de 40 metros significa hasta aproximadamente 320 Km de distancia radial desde el transmisor durante el día y hasta cerca de 1600 kilómetros en la noche .

En pocas palabras , la antena que se describirá tiene un ganancia en onda directa de aproximadamente 9 DB basado en los datos de diseño de ingeniería desarrollados en el papel, la literatura y el modelado en computación, además de la ganancia tiene un promedio de 15 dB de rechazo contra un bajo ángulo de QRM. Por lo tanto, los R.A. que usan este tipo de agrupación de antenas pueden obtener una ventaja de alrededor de 14 dB en la fuerza de la señal recibida y unos 15 dB menos de QRM cuando se comunican a través del ángulo alto de radiación de su señal ( o sea: otra estación con similar antena).

NOTA: Enlaces e información teórica respecto de las antenas NVIS al final de este artículo.

Por lo general no me dedico a cazar estaciones de gran distancia, entonces analizando las distancias de mis comunicados pude comprobar que la inmensa mayoría de ellos los realizaba a corta o media distancia, no más de 300 kilómetros durante el día y nunca más allá de 1600 kilómetros durante horas de la noche, así es que me sedujo la experiencia de otras estaciones que la han experimentado alrededor del mundo y estudiando la teoría expuesta en diversas publicaciones, es que bajé el dipolo plegado para 40 Metros que estaba a 14 metros de altura y decidí "probar" sus resultados.

La teoría enseña que un dipolo de media onda suspendido en el espacio a una altura de MEDIA longitud de onda ( 20 metros !!) tiene en el centro una impedancia de 75 Ohms. Un dipolo plegado tiene a esa misma altura 300 Ohms.
Cuando en cualquiera de esos dipolos la altura es de un cuarto de onda se ha comprobado que su impedancia disminuye y que a medida que su altura se reduce la impedancia también decrece. También sucede que mientras más baja es la antena su angulo de "disparo" aumenta, por lo tanto se reduce el nivel de propagación IONOSFERICO que es la encargada de proyectar la señal a zonas lejanas. Sin embargo aumenta la EFICIENCIA DIRECTA. La señal en una antena NVIS es eventualmente radiada casi verticalmente a la ionosfera, mejorando notablemente la señal recibida por propagación directa en alrededor de 12dB y en transmisión 9 dB.
Deduje que si bajaba la antena a .15 lambda la impedancia del dipolo plegado se reduciría tanto que sería innecesario el uso de el balum 1:4 con el que operaba a 14 metros de altura. Como no tengo un analizador de antena me dejé llevar por el entusiasmo y empíricamente con el medidor de ROE verificar mi deducción.
Por el mismo razonamiento anterior inferí que la desadaptación reflejada en el uso de un dipolo abierto y linea de 52 ohms no debería ser gravitante.
Una vez finalizada la reinstalación del dipolo plegado (de acuerdo a las medidas expuestas al prinsipio de esta nota, verifiqué el ROE.
Este fue el resultado en la prueba inicial:


Frec MHz 7.0 7.1 7.2 7.25 7.3 7.4
¿R.O.E 1 : 1 1,2 : 1 1,3 : 1 1,5 : 1 1,5 : 1 3,0 : 1

SORPRENDENTE !!

[Jason2000]

La antena bajo prueba fue alimentada por 31 metros de cable RG-8 U , y se utilizó alambre N º 26 en los reflectores. Se usó un Transmisor FT80C para las mediciones y un medidor de R.O.E. Bird 43.

Mi primera impresión auditiva utilizando un viejo receptor RCA CR91, o un Tecsun PL600 acoplado inductibamente a su antena telescópica , o un Yaesu FT80C, era el bajo ruido de banda (muy por debajo de lo habitual), en horas de mala propagación por la tarde.
Esperé el atardecer un par de horas antes de la puesta de sol y llamé general en AM : me respondió LU9PAM desde San Juan reportando señales muy intensas durante todo el comunicado. Del mismo modo sus señales eran muy intensas (S9+30 Db)
La noche siguiente, un par de horas antes de media noche, siempre en AM, comuniqué con CE3FFD-7 quien se encuentra a 1200 kilómetros al sur de mi estación en la Isla grande de Chiloe. Su reportaje y a pesar de una interferencia sostenida fue alagador ( Sus señales eran S9+20dB). También esa misma noche aparece reportando LU8EHA desde Buenos Aires (1300 Km de distancia) quien me escuchaba bien con señales S9+10 y solo afectado por intensos estáticos locales generados por una tormenta eléctrica sobre su localidad (Sus señales de S9+40dB).
Ambas estaciones las escuché en el RCA CR91 con señales muy intensas y exentas de desvanecimiento. Lo mismo pude comprobar en otras audiciones realizadas en días posteriores referente a estaciones ubicadas en diferentes latitudes de la república Argentina: con un mínimo de desvanecimiento.
La potencia de mi transmisor de AM no sobrepasa los 40 Watts !! y me parece extraordinario que después de haber intentado durante más de 30 años ELEVAR la antena para obtener mejorías, construir Delta Loop, antenas de onda completa, antenas largas, etc. pueda comunicar con esta antena a escasos 2,80 metros de altura... parece irónico, aunque ha resultado divertido y satisfactorio.
Es posible utilizar una NVIS en configuración V invertida, también usar un solo plano reflector. Existe mucha información en la red, con explicación teórica, planos y formulas para diseñar su propia NVIS y aunque esta antena está destinada a comunicaciones de corto alcance es fácil establecer comunicados en horas del día de hasta cerca de 300 Km, debido a la naturaleza de la banda de 40 metros . Por la noche la antena es entonces eficaz para distancias de 1600 Km y a veces más con ganancia realmente satisfactoria.


CONSTRUCCIÓN.-
La antena es de la clase alta ganancia y consta de una única antena dipolo colocado muy cerca de y por encima de una pantalla reflectora tal que limite la radiación a 90 grados más o menos y a 35 grados aproximadamente.
La antena se hace de una manera muy simple como se detalla a continuación y de la siguiente manera : Una linea bifilar de 300 ohm tipo de televisor estilo dipolo plegado se corta a la longitud de 19, 75 mtrs y se alimenta en el centro con coaxial RG 58 U o RG 8 U de 50 Ohmios. Esta antena dipolo plegado se suspende tensamente 2,13 Metros por encima de un terreno plano con tres postes de madera o algún otro soporte adecuado ( el tercer poste es para evitar el deep central producto del peso del coaxial). Si se usan postes metálicos se sugiere usar cuerdas de nylon de aproximadamente 1,50 en cada extremo de la antena a fin de reducir el efecto capacitivo en los extremos del poste metálico. En el suelo, directamente debajo de la antena se disponen tres cables reflectantes que pueden ser desde 21 Mtrs hasta 24 metros ( Su longitud no es critica). Estos elementos se estiran directamente en el suelo por debajo de la antena.

[Jason2000]

Cada cable reflector se coloca a lo largo del suelo en paralelo a la antena pero aproximadamente 1,80 metros paralelamente uno de otro. Estos tres alambres reflectantes en posición debajo de la antena de tal forma que cuando se completa la pantalla reflectora hay tres cables a 1,80 metros de distancia , uno bajo la antena y uno en cada lado formando una pantalla que actúa de reflector como una Yagi.
Estos cables reflejectores se colocan en la superficie del suelo pero pueden estar bajo el suelo si se desea. Un poco mayor eficiencia se traducirá si son colocados sobre la superficie de la tierra , aproximadamente 10 centímetros , cuidando de prevenir a quienes transiten en su proximidad a efecto de no tropezar con los alambres. Los extremos de los cables pueden atarse a pequeñas estacas de madera . El calibre de estos alambres puede ser aproximadamente N*26 y si es más que el número 14 ya es un derroche.
Muy seguramente si usted no tiene un dipolo plegado y quiere construir un dipolo clásico con las medidas anteriores, la ROE aumentará, pero no tenga miedo, pruebe variando un poco la altura y verificando el punto de resonancia del dipolo con un Deep Meter o analizador de antena... un poco de ROE es como un poco de vértigo adicional, pero no daña.

Referencias y Lincks:

NVIS texto en PDF de XE3WMA
NVIS Texto en PDF de EB2CWS
Antena Vertical v/s NVIS
Super NVIS de W4NVK
NVIS Teoria y diseño (PDF)
NVIS Antenas y propagación de KV5R
Cuando una persona quiere comenzar a interiorizarse en lo que es Radioafición y luego a cómo hacerse radioaficionado encuentra en la red múltiples y variadas respuestas.
Pero es el caso de que muchos de los que preguntan, mirando distintos Blogs o páginas, creen que este es un mundo reservado solo a aquellos que tienen un gran poder adquisitivo.

¿Qué puede imaginar un nóbel y modesto estudiante, o algún interesado en esta actividad con presupuesto ajustado, si contempla maravillado y sorprendido las fotografías que cada representante publica, haciendo gala de sus adquisiciones que muchas veces sobrepasa cómodamente un buen par de miles de dólares ?

Desde diferentes lugares del mundo, se me plantea de manera muy frecuente la posibilidad de construir un transmisor de manera sencilla y económica, o un receptor, con elementos accesibles en tiendas de electrónica. La respuesta categóricamente es: SI!!

Si usted es un Radioaficionado verdadero, con un presupuesto ajustado a las premuras del día a día y no se siente con el valor moral de pagar con creces un crédito que le permita la compra de un equipo TOP, de segunda categoría, tercera, cuarta o quinta mano. Si eres un joven interesado en la radioafición y la electrónica ( Porque ambos conceptos van unidos en un buen radioaficionado que se autocalifique de tal ) es que publicaré una serie de artículos destinados a la construcción de pequeños transmisores, y-o receptores fabricados en casa, básicos, simples y entretenidos, paso a paso.


Debido a la gran extensión de fotografías didácticas, explicaciones y teoría electrónica, es que estoy trabajando en un nuevo Blog, procurando desarrollar de la mejor manera posible el material y la información necesarios para quienes desean interiorizarse en otro aspecto importante de la Radioafición, que por causa de la comodidad y falencias de educación , se encuentra poco practicada: La autoconstrucción, la autoeducación… el vértigo, la alegría y satisfacción que significa aquello nacido de nuestras manos y ESFUERZO.

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