ANTENA LOOP PARA ONDA CORTA (slo recepcin)

ANTENA LOOP PARA ONDA CORTA (slo recepcin)Por Sergio Zuniga, CE2CGLa Serena, Chile 18 de septiembre de 2011.Un creciente nmero de radioaficionados est comprando receptores de radio para escuchar las estaciones clsicas de onda corta de larga distancia, las estaciones de radioaficionados que transmiten en HF en banda lateral (SSB), y tambin para mantenerse QAP ante una emergencia. Esta tendencia se debe a la reduccin en el precio de estos aparatos, y tambin a que la edad promedio de los colegas que hacemos HF es cada vez mayor, y como en la tercera edad queremos vivir donde existan buenos servicios mdicos, nos vamos a vivir en departamentos de zonas altamente pobladas. Por lo anterior, nuestras posibilidades de transmitir por HF son cada vez menores, resignndonos a quedarnos solamente a la escucha.Hay que tener claro que muchas de las estaciones de onda corta de los aos 60-80 ya han desaparecido, dada la migracin a la transmisin por internet o por satlites (con una antena parablica con un decodificador apropiado, se pueden recibir estaciones extranjeras casi sin ruido). Sin embargo nosotros, los radioaficionados antiguos, somos por naturaleza romnticos, y queremos escuchar radio de la misma manera, es decir a la antigua.Si buscamos un buen receptor de radio de onda corta, en mi opinin, los mejores son los mismos trasmisores de HF de estado slido banda corrida, incluyendo los Kenwood, Icom y Yaesu. Lo que hay que verificar es que sean efectivamente de estado slido (menor tamao), y de banda corrida en recepcin. El precio de estos equipos usados es actualmente de unos $200.000 a $300.000 en Chile.Pero hay tresconsideraciones importantes que nos pueden llevar, correcta o erradamente, a elegir otra alternativa. Una es el precio, la segunda es la portabilidad, y la tercera son las antenas. Actualmente se ofrecen receptores modernos tales como los TECSUN S2000 por US$ 250 puestos en USA, el Tecsun BCL-3000 (con la apariencia del csico Grundig S350), y el ms popular hoy en da que es el Tecsun PL-660 que se encuentra en unos US$90 en USA. Su ventaja es el precio, y obviamente su portabilidad, ya que se pueden poner en el velador sin levantar mayores sospechas por parte de alguna cnyuge perspicaz, y en eso estoy de acuerdo. Sin embargo el tema que me interesa comentar aqu es el de la antena.TECSUN S2000

TECSUN PL-660

Existe la creencia de que estos equipos pueden recepcionar las estaciones de onda corta con solo encenderlos y estirar su telescpica antena incorporada. Obviamente esto es un error. Ya pasaron los tiempos es que el espectro radial estaba casi despejado. Estamos llenos de estaciones broadcasting locales irradiando con tremendas potencias, routers inalmbricos, telfonos celulares, etctera. No nos formemos falsas expectativas. Habr un par de noches al mes en que las condiciones permitan que la antena telescpica incorporada funcione, pero esas sern las excepciones, a menos claro est, que Ud. viva en una zona rural. Es interesante leereste artculodonde se muestra los decibeles de ruido atmosfrico causado por el hombre en las diferentes bandas.Esa es la parte mala de la historia. La parte buena, es que podemos construir o comprar antenas de recepcin pequeas e interiores, para mejorar sustancialmente muestra recepcin.ANTENAS INTERIORES ALTERNATIVASLa solucin que a uno se le viene primero a la mente, consistente en conectar un largo alambre al receptor, es caso seguro que no le servir, a menos que por azar acierte en el largo. Puesto que una antena es bsicamente un circuito resonante, sta funcionar eficientemente para un limitado rango de frecuencias.Pero afortunadamente existen soluciones econmicas, sin necesidad de enredarse mucho en los clculos.Las antenas pasivas ms simples son las loop que vienen incluidas en casi todos los minicomponentes que se venden en el mercado.La foto de la izquierdamuestra una antena tpica para las radios comerciales de AM, de entre 540 kHz a 1600 kHz.Esta antena contiene unas 8 a 10 vueltas de cable en un cuadrado de 12x14cm.Podra ser el primer paso para mejorar la recepcin.

Una segunda opcin que se puede comprar es la KESTREL W31MS Indoor MW/SW Receiver Active Loop Antenna. El rango de frecuencias que cubre es:MW : 531 -1602KHz, y SW : 3.9 - 22.00MHzSu costo es de US$15 en USA.Lo interesante de esta antena activa (requiere pilas), aparte de su precio, es que permite "sintonizar" la antena a la frecuencia deseada. Note que este modelo es demasiado similar a laKAITO KA33.

En el mercado se encuentra disponible una serie de antenas 'activas' de interior multibandas, de muy buen desempeo.Por ejemplo, la antenaMFJ 1020C, que tiene un valor de US$ 100 en USA, que permite operar eficientemente en 5 bandas distintas.Antenas similares son las siguientes:AMECOen US$75AORen US$ 370PALSTAR AA30en US$120

En el grupo de las antenas loop monobandas pasivas que uno puede construir en casa se encuentran las siguientes:La antena que se muestra aqu la ofrecen por internet en Ebay con el nombre de 'TG39 Indoor Active Loop Antenna'.Parece artesanal, pero est bastante bien terminada.Su precio es de US$ 50 en USA.Esta es una versin redonda, que puede ser ms fcil de construir que la versin cuadrada.

CALCULANDO UNA ANTENA INTERIOR (LOOP-PASIVA)Como siempre el principio bsico es que, ceteris paribus, mientras ms grande mejor es la antena, en trminos de que ms estaciones de radio e podrn recibir. Los clculos que siguen se aplican a una antena monobanda.Materiales: Se necesita solamente un condensador variable (esos de las radios antiguas), un poco de madera o PVC para el soporte, y alambre esmaltado.El circuito bsico se muestra abajo (http://earmark.net/gesr/loop/).La seal que es recibida por la antena va conectada al receptor de radio (signal).La otra conexin terminal es a tierra (ground).Se puede apreciar la posicin en la que va conectado el condensador variable.Ntese que la antena de la izquierda es del tipo 'espiral', aunque los clculos que siguen abajo son para antenas del tipo 'edge wound', donde todas las vueltas del alambre tienen igual longitud.

Este es el tipo de condensador variable que estamos hablando:

Para construir la antena necesitamos una frmula que nos indique la inductancia dado el nmero de vueltas del alambre y el largo del permetro que se usar para la antena loop. Una vez estimada la inductancia, al agregar el condensador variablepodremoscalcular la frecuencia donde resonara la antena. El condensador variable generalmente tiene una capacitancia que va de 9,6 a 365pF.La frmula de resonancia es:

dondefo es la frecuencia de resonancia en HzL es la inductancia de la loop en HenriosC es la capacitancia de la loop en FaradiosSea:N: numero de vueltas del alambreW: largo de cada lado del cuadrado (cm) en el caso de una loop cuadradaR: radio del crculo (cm) en el caso de una loop redondaa: radio del alambre (cm) usado para construir la antenar: permeabilidad relativa del medio (la permeabilidad del aire, para propsitos prcticos, es 1 en el sistema cgs)o: constante fsica de permeabilidad en el vaco ()La inductancia del loop (en nanoHenrios) de acuerdo a las frmulas de la Missouri University of Science - EMC Center, viene dada por:Loop CuadradaLoop Redonda

Applet:http://emclab.mst.edu/inductance/square.htmlApplet:http://emclab.mst.edu/inductance/circular.html

Ejemplo:DatosN: 22 vueltas del alambreW: 30 cm es largo de cada lado del cuadrado (cm)a: 0,0512 cm de radio de alambre esmaltado 18AWG (0,1024 cm de dimetro)r: 1Resultadousando el applet que se indica en el link de arriba = inductancia es de 650.400 nanohenrios (nH), es decir 650,4 micro Henrios (mH). Esta es la inductancia de la antena loop cuadrada anterior.Ejemplo:DatosN: 100 vueltas del alambreW: 26 cms, que es radio aproximado de una llanta de bicicleta mediana.a: 0,0512 cm de radio de alambre esmaltado 18AWG (0,1024 cm de dimetro)r: 1Resultadousando el applet que se indica en el link de arriba = inductancia es de 20.610.000 nanohenrios (nH), es decir 20.610 mH. Esta es la inductancia de la antena loop redonda anterior.

Haciendo los clculos, obtenemos que la antena podr resonar entre:frec. mxima, con el condensador en 9,6pF=2,0 Mhzfrec. media con el condensador en 160pF=493,4 khzfrec. mnima con el condensador en 365pF=326,7 khzEs decir, se tiene una antenita que funcionar bastante bien en ese rango de trabajo.Haciendo los clculos, obtenemos que la antena podr resonar entre:frec. mxima, con el condensador en 9,6pF=359 khzfrec. media con el condensador en 160pF=88 khzfrec. mnima con el condensador en 365pF=58 khzEs decir, se tiene una antenita que funcionar bastante bien para el rango 88-108 de las radios broadcasting AM.

El programa Rjeloop3.exe desarrollado por G4FGQ arroja resultados similares.Por ejemplo, si el largo de un lado del cuadrado es 66 cm, y se trata de 40 vueltas, y el radio del alambre es de 0,3 mm (0,03mm):La inductancia que se obtiene con el applet es de 5.848,0 microHenrios:

Sin embargo, el programa Rjeloop3.exe arroja 3.181,2 microHenrios.

Si se quiere que la frecuencia de resonancia sea 2kHz, entonces se requiere de una capacitancia de:a) 1.080.000 picoFaradios con el appletb) 1.990.594 picoFaradios con Rjeloop3.exeEl origen de la diferencia seguramente se encuentra en los diferentes supuestos de cada frmula.

CONSTRUYENDO UNA ANTENA INTERIOR (LOOP-PASIVA)En mi caso, constru junto con Sergio, CE6IHY, una antena loop cuadrada cuyas medidas se indicaron en el ejemplo de arriba.La antena se muestra en la foto de abajo:

Los resultados al conectar esta antena a una radio porttil son muy buenos. Se nota de inmediato la mejora en la recepcin.RECOMENDACIONES FINALESSi bien la antena loop que construimos funciona apropiadamente, es poco esttica como para usarla en el dormitorio. Adicionalmente se tiene la limitacin de que es monobanda, y que es pasiva. En consecuencia, a los precios actuales resulta muy conveniente encargar una de fbrica, como la KESTREL W31MS, la que opera en todo el rango deseado. Si esta antena no fuera suficientemente eficiente, habra que pensar en una antena como la MFJ 1020C.A pesar de lo anterior, bien vali la entretencin que proporcion el recopilar la informacin anterior, y construir nuestra primera antena loop.Si alguien puede aportar ideas o correcciones al artculo, son bienvenidas.Saludos cordiales desde el Cerro Grande de La Serena - Chile.Sergio Zuniga CE2CGseptiembre de 2011