Todos nos hemos preguntado alguna vez, que dispositivo necesito para adaptar nuestra antena, o con que finalidad debo usarlo. Algunos consejos nos servirán como guía a la hora de la elección de nuestro dispositivo.
En primer lugar, dependerá de que tipo de antena voy a utilizar en mi instalación, uso de la antena, impedancia a adaptar y potencia a utilizar.
Por regla general, usaremos un balun para antenas balanceadas, y un unun para antenas no balanceadas.
Es aconsejable utilizar balun de corriente frente a los de tensión. Si bien estos últimos son aconsejables en antenas tipo yagi, ya que pueden derivar la corriente estática que se produce en las puntas al tener un bobinado en cortocircuito entre la salida y la entrada del balun.
Podríamos definir una antena no balanceada o desequilibrada, aquella que utiliza solo conductor como radiante, lo que significa que uno de los conductores de la antena tiene una relación eléctrica diferente con respecto a la tierra o el plano de referencia en comparación con el otro conductor, siendo el conductor de tierra la referencia de tensión sobre la cual, aparecerán determinadas impedancias al cerrar el circuito. Es el denominado "Plano de Tierra".
Un ejemplo de una antena no balanceada común es la antena monopolo, que utiliza un único conductor con una conexión a tierra o un plano de tierra.
Algunos ejemplos de antenas no balanceadas son:
- Hilos largos no resonantes (Random Wire).
- Hilos largos resonantes alimentados al extremo (EFHW)
- Antenas verticales (monopolos)
Por otra parte, una antena balanceada o antena equilibrada, es un tipo de antena simétrica eléctricamente en su diseño, lo que supone que ambos lados de la antena tienen características eléctricas iguales o muy similares con respecto a un punto de alimentación central.
En una antena balanceada, la corriente fluye de manera equitativa en ambas direcciones desde el punto de alimentación, proporcionando una radiación electromagnética eficiente y un mejor rendimiento.
Un ejemplo de una antena balanceada es el dipolo completo. En esta antena, dos conductores idénticos se extienden en direcciones opuestas desde el punto de alimentación central. Debido a su simetría eléctrica, el dipolo irradia señales de manera uniforme en todas las direcciones perpendiculares a su eje. Otra antena balanceada es la antena dipolo plegado, que también tiene una estructura simétrica.
Algunos ejemplos de antenas balanceadas son:
- Dipolo completo (dipolo de dos brazos simétricos)
- Dipolo plegado (estructura en forma de "U")
- Antenas loop o cerradas (en forma de Delta, Circulares, etc...)
- Whip Antenna (usadas en dispositivos portátiles de comunicación móvil)
- Slot Antenna (usadas en radar y comunicaciones)
- Antena Helicoidal (usadas también para satélites)
- Antena de cuadro o Quad. (loop en forma de cuadro)
- Antena Windom (dipolo no alimentado al centro)
- Antena Yagi (directiva)
- Antena T2FD/T3DF (antena cerrada por una carga resistiva no inductiva)
Una vez determinada el tipo de antena a utilizar y sus características (impedancia, balanceada o no balanceada), necesitaremos el dispositivo que se ajuste a sus características de construcción, tales como impedancia, frecuencia de trabajo, etc... y características de instalación, como son la altura al suelo y su conductividad, así como el entorno de instalación cuyos elementos pueden influir en nuestro sistema radiante.
Para sistemas balanceados como dipolos, la alimentación se produce en su centro de simetría, con lo cual la impedancia estará en orden a los 72 ohm. En este caso un balun 1:1 será ideal para equilibrar corrientes y lóbulo de radiación.
Una variante del dipolo por excelencia, es el dipolo en V invertida, que nos permite mayor flexibilidad en la instalación. Al inclinar sus ramas hacia abajo, la impedancia resistiva disminuye acercándose a los 50 ohm.
Caso aparte es la antena "Windom" que siendo un dipolo, su punto de alimentación no se produce en su centro de simetría, sino desplazado de este entre 1/4 o 1/6 de su longitud total desde un extremo, por lo que nos encontraremos con una antena cuya impedancia oscilará entre los 200/300 ohm, pues al desplazar dicho punto de alimentación, la impedancia cambia al hacerlo la distribución de la corriente y el voltaje. Se recomienda el uso de un balun 4:1 en alturas inferiores a aproximadamente 12/15 metros, y un balun 6:1 para alturas superiores, pero eso lo determinará la medición que debemos hacer en cada instalación pues en función de la altura variará. Se recomienda el uso de un Choke RF ya que al ser una antena desequilibrada tendremos retorno de RF por el coaxial.
Igualmente, la antena denominada Comundipolo, o dipolo no resonante, es un tipo de antena que no resuena en ninguna banda de radioaficionado por su longitud con la intención de ser multibanda, por lo que su impedancia se alejará de aproximadamente los 72 ohm de dipolo simétrico pudiendo alcanzar impedancias de 100 a 300 ohm. según los factores determinantes de altura, longitud de los brazos, entorno, etc... y con el uso obligado de acoplador. Estas antenas al estar desequilibradas generan una fuerte RF que deberá combatirse con el uso de un Choke RF.
En el caso de antenas de lazo o cerradas, como las DeltaLoop, Cubicas, Rombicas, etc... siendo antenas simétricas, la impedancia variará según el punto de alimentación que escojamos vértice superior/izquierdo/derecho, centro de lado inferior), lo cual también establecerá su polarización (horizontal o vertical) o el lóbulo de radiación y su ángulo (grados). Las impedancias pueden rondar los 100 ohm o hasta los 200 ohm según el punto de alimentación, siendo aconsejable un balun adecuado a dichas impedancias.
Para los sistemas no balanceados como las antenas de hilo alimentadas al extremo (caña de pescar, random wire, efhw), la impedancia estará en orden a 350/450 ohm en el caso de random wire o caña de perscar (monopolo) y hasta 2000/4000 ohm. o mas en el caso de las efhw resonantes, por lo que la elección será un unun o transformador, adecuado a dichas impedancias (9:1 en random wire, caña de pescar... 49:1/64:1 en el caso de efhw).
Con carácter general, debemos seleccionar nuestro dispositivo adecuado a la potencia a utilizar. Se recomienda elegir un dispositivo con un margen de seguridad de uso y de acuerdo con el tipo de transformación y tipo de modulación a emplear.
De la misma forma, cuando un dispositivo es usado para una impedancia distinta a la de sus características, este sufrirá un calentamiento excesivo debido a la aparición de altas tensiones, aunque usemos acoplador, por lo que deberemos reducir drásticamente la potencia. No obstante, no se debe usar un dispositivo no adecuado al sistema radiante.
Una vez elegido toca ajustar la antena. El dispositivo, al formar parte de la antena también influirá en su adaptación, y por lo tanto, necesitaremos ajustar o reajustar en su caso nuestro sistema radiante. Igualmente en sistemas no balanceados, el uso de una contraantena, radiales, planos de tierra, longitudes, etc... determinará su ajuste.
La impedancia cambia con la altura por lo que por ejemplo, en un dipolo simétrico y dependiendo de la frecuencia, nos podemos encontrar con impedancias desde 50 a 100 ohm. No es lo mismo tener la antena a una altura equivalente a 1/4 de onda de la frecuencia de trabajo, que a una altura equivalente a 1/2, 3/8 o 1 longitud de onda, por lo que cuanto más baja esté, mas oscilará ese valor, y cuanto mas alta este será mas estable y cercana a los 70 ohm. Igualmente el ángulo entre las dos ramas del dipolo, determinará una variación en la impedancia por lo que deberemos prestar especial atención a ello.
Como ultimo consejo, es recomendable el uso de un Choke RF en antenas balanceadas, e imprescindible en antenas no balanceadas, dado que el desequilibrio de corrientes producirá una RF bastante importante que puede perjudicar nuestro transmisor, generar radiaciones no deseadas e interferencias en otros equipos o incluso recibir pequeñas descargas al operador en diferentes ocasiones (no es la primera vez que hemos recibido pequeñas corrientes mientras operamos con manipuladores CW con pomo metálico, o micrófono de mano con elementos metálicos que mientras de habla, producen saltos de corriente por la salivación aérea debido a la presencia de RF en nuestra antena/equipo transmisor). Por ello no es menos importante, la instalación de un Choke RF.
