Pocas cosas se persiguen tanto como una antena que sea razonablemente eficaz (ni siquiera eficiente, que rara vez lo son) y que no implique dimensiones enormes y que pueda ser instalada en espacios reducidos, además de transportadas con facilidad.
Pero, por mas que uno le dé vueltas al tema cada esfuerzo se comprueba el postulado que dice "todas las antenas que no sean un dipolo o una vertical son una porquería, algunas son útiles".
En efecto, es fácil medir la "eficiencia" de una antena; en definitiva hay que solo encontrar una forma de medir la potencia que se le entrega y cuanto de ella se transforma en energía radiada; y muy pocas antenas son altamente "eficientes" por cierto, y ninguna lo es al 100%. Medir la "eficacia", es decir la habilidad de conseguir un objetivo con ella, es otra historia pues básicamente depende de lo que se quiera conseguir. Si se consigue el objetivo que se perseguía la antena es eficaz, si no se lo consigue entonces no lo será. Una antena eficaz para DX probablemente tenga que ser la mejor disponible y no será posible utilizar "eficazmente" algo de compromiso. Pero si las expectativas son tener una cobertura razonable a nivel local o incluso regional se pueden aceptar grados decrecientes de "eficiencia" pues es suficiente la "eficacia". Recientemente se agregó el aliciente de poder aceptar márgenes mayores de baja "eficiencia" manteniendo aún así una "eficacia" razonable mediante la utilización de modos de baja señal como WSPR o, sobre todo para comunicar FT8 quienes con márgenes asombrosos de -25 dB de relación señal a ruido permiten contactos con potencias efectivas irradiadas extremadamente bajas. El compromiso en ocasiones consiste en usar lo que se puede instalar o no hacer radio, en tal caso la eficacia consiste en "lo que se pueda hacer con eso que se puede instalar". En oportunidades eso es parte de un desafío técnico y en otras pura necesidad. En tal sentido he usado mayormente como configuración portátil antenas de tipo vertical acortada, distintas variantes de "látigo" (whip). Las que usualmente consisten en un látigo pequeño respecto a la longitud de onda, el que usualmente ofrece reactancia capacitiva, con un inductor para compensar, como componente adicional esas antenas se usan mayormente con potencias bajas (QRP o QRPp). Dos antenas me han dado un rendimiento aceptable en el tiempo, la Yaesu ATAS-1 y la MFJ-1799 una con bobina en centro y otra con bobina en base; ambas ajustan a ROE reducida en las distintas bandas y con ambas he comunicado en condiciones de portátil con restricciones de espacio y peso. La Yaesu ATAS-1 tiene un pequeño bono que consiste en que en el irradiante por debajo de la bobina de carga se desdobla como antena de VHF/UHF. Adicionalmente, he tenido muy buenas experiencias con la antena miniWhip originalmente diseñada por PA0RDT, pero solo sirve para recepción, y cuando es lo único que se quiere hacer es probablemente la mejor alternativa.
Ambas antenas necesitan un "counterpoise" para funcionar adecuadamente, lo que usualmente es un cable que anda viboreando cerca del piso y que cumple con tal papel.
Pero nunca había experimentado con antenas de hilo, en particular las variantes de hilo largo (long wire) y las de longitud random (random wire o arbitraria) alimentadas al extremo, en realidad eso creía, volveré sobre el punto hacia el final.
Las antenas de hilo largo son por definición aquellas cuya longitud es grande comparada con la longitud de onda, es decir al menos superiores a media onda o incluso de media onda. Cuando están alimentadas al extremo tienen ciertas ventajas eléctricas y de montaje comparadas con el dipolo de media onda convencional y algunas dificultades derivadas, justamente, de su alimentación al extremo (alta impedancia vs. baja impedancia de las primeras) que requieren un dispositivo transformador de impedancia. Por lo demás son antenas mas bien largas.
La antena de hilo de longitud arbitraria por su parte tiene similares ventajas de configuración física y algunas dimensiones posibles son cortas comparadas con la longitud de onda. Para empezar la antena "random" (que deriva de tener una longitud "arbitraria"", al "azar") no lo es tanto, tiene que alejarse de resonar con cualquiera de las bandas en las que se las quiere usar o de alguno de sus múltiplos pares; las cuentas al hilar fino dan un número de posibilidades no demasiado extenso si se quiere tener una antena medianamente multibanda. Algunos cálculos muestran que los valores recomendables son (en pies) 8, 14, 16, 24, 25, 41, 46, 77, pueden verse algunos cálculos adicionales aqui. Dado que un pié es aproximadamente 1/3 metro puede verse que se obtienen algún resultado con hilos de algo mas de dos metros para bandas de HF. Por supuesto que cuanto mas corta sea la antena respecto a la longitud de onda menos eficiente será, y no hay milagro alguno en emitir en 80 metros con una antena de 2 metros de longitud, ciertamente es improbable que funcione, pero quizás funcione bien en 6 o 10 metros, incluso en 15 metros. Un buen compromiso es el de antenas entre 17 y 22 metros de longitud, los que deberían funcionar con distintas consideraciones y eficiencia para las bandas de HF entre 80 y 10 metros.
La antena es muy flexible en su ubicación y disposición, puede plegarse incluso para sortear problemas de espacio (aunque por supuesto, con alguna penalidad en eficiencia al hacerlo). Pero, alimentada en el extremo una antena de éste tipo tendrá una impedancia de varios centenares de ohms, difícil de operar eficientemente con un transceiver que opera con 50 Ohms de salida. Es entonces necesario utilizar un adaptador de impedancias, el que usualmente es un autotransformador desbalanceado-desbalanceado (unbalanced-unbalanced o UNUN) que suelen por convención construirse para una relación de 9:1 por lo cual una impedancia entre 300 y 600 Ohms reflejará al transceiver en el otro extremo entre 33 y 100 Ohm, lo que permitirá una operación directa con ROE relativamente baja o poder ser corregida con cierta facilidad con un sintonizador, incluso simple. Hay muchos kits y proyectos disponibles en Internet, uno que me gusta es el provisto por el Emergency Amateur Radio Club of Hawaii (EARCHI), en el canal de Youtube de OM0ET también se analizan varios proyectos. Un sintonizador particularmente apropiado me parece es el ofrecido por qrpguys.
Estas antenas requieren un "counterpoise" (sistema de masa artificial) para poder operar correctamente, mucha literatura dice que no es estrictamente necesaria, pero una configuración con aproximadamente 5 metros de longitud de cable o mas mejora la distribución de corrientes. En la figura inicial muestro la construcción que estuve experimentando. Alli puede verse la entrada coaxial y las conexiones apropiadas para uso en campo del hilo de antena y de "counterpoise".
Se trata en esencia de un auto-transformador toroidal con relación de espiras 1:3 lo que da una transformación de impedancias de 1:9. En la foto tomada del kit de EARCHI mencionado se ve que el transformador es de construcción simple, basado en un devanado de 5 a 7 espiras trifilar (verde-negro-rojo), el verde es masa de coaxial y counterpoise, el verde/negro es vivo de coaxial y el rojo es el hilo, hay una conexión no visible negro/rojo que completa el circuito.
El núcleo a ser utilizado requiere cierta experimentación, idealmente hay que usar uno tipo T106-2 o superior. Pero para la mayoría de los experimentadores indicar un tipo concreto de núcleo es igualmente inalcanzable que especificar como parte de los materiales necesarios rocas de la Luna o polvo de estrellas, pues si bien se consiguen toroides en las casas del ramo es muy difícil que sean de una especificación concreta. Experimenté con un núcleo recuperado de la fuente de una PC vieja (el mostrado en la foto) el cual resultó tener pérdidas excesivas, posteriormente con un Amidon T37-61 que tenía de un experimento anterior el cual mostró que no tenía sección suficiente para sostener las corrientes necesarias para trabajar incluso en potencias QRP. Finalmente lo implementé con un núcleo de hierro que pude recuperar de un circuito viejo, el cual da un rendimiento razonable. Constructiva mente el montaje es sencillo, una caja estanca de electricidad pequeña da amplio lugar para las cuatro conexiones necesarias y en principio soporta bien la intemperie, al menos por tiempos reducidos. Es un buen experimento, que dio resultados alentadores en una configuración restringida en mi casa, sobre todo en 20 metros, y que está a la espera de una prueba mas en profundidad en condiciones portátiles. A todo ésto, por si no quedó claro, si pueden utilizar un dipolo de media onda alimentado al centro o una antena vertical para la banda úsenla, pero si no pueden ésta puede ser una alternativa a explorar.
A todo ésto comentaba al comenzar que creía no haber trabajado con éste tipo de antenas previamente, pero recapitulando me llegó un mensaje del pasado sobre que si, después de todo sí las había usado. No hay mensajes ocultos ni parapsicología involucrada; solo un niño de 12 años empezando a tratar de hacer cosas de radio sin saber realmente nada de electrónica, estrictamente nada.
Guiado por su entonces mentor en la materia abordó el poner como solución a severas restricciones de espacio, de disponibilidad de ofertas comerciales y de dinero, una antena que fuera "eficaz" en cuanto a permitirle dar los primeros pasos para hacer radio en 80 metros con una configuración que consistía en una antena hilo de cobre con 1/4 de onda para 80 metros (20 metros de largo) alimentada en un extremo con cable cinta de TV de 300 Ohms, el mismo mentor se la terminó construyendo, pues el niño no sabía soldar siquiera. Ese tipo de cable, muy poco común hoy, lo era bastante por entonces pues se usaba para las bajadas de antenas de TV abierta (por entonces la única disponible), y era muy económico; mucho mas que el inalcanzable coaxial. Por supuesto que no era claro como era que funcionaba esa antena, solo que era posible comunicar en 80 metros a nivel local y de noche cuando abría la propagación podía hacerlo en alcances regionales cortos, 500 Km y excepcional mente hasta 1000 Km como máximo. Operaba por entonces un equipo a válvulas para AM de 25 W de potencia, curiosamente equivalente a cuando hoy se usa (por elección) potencias QRP (25W en AM se corresponden aproximadamente a 5W en SSB), solo que entonces operar QRP no era algo que estuviera de moda o que se conociera el término incluso. Ese niño era yo, y ese mentor era Don Ernesto Stellini (LU5EZ,SK). Me llevó más de una década a continuación adquirir los conocimientos para poder entender como funcionaba esa antena, pero tampoco es que los apliqué inmediatamente pues ya para ese entonces trabajaba con antenas mucho mas elaboradas, operaba equipos bastante mas complicados y el tema quedó apilado allí, en la memoria. Hasta que el otro día al montar la random wire y observarla por la ventana de mi oficina en casa el patrón apareció de repente de entre las tinieblas y vi instalada en el jardín de mi casa, como novedad experimental, la misma antena que Don Ernesto había hecho para mi mas de 50 años atrás, y que me permitió dar mis primeros pasos en radio a pesar de las múltiples restricciones que tenía. Ahora es trivial para mi ver, que una antena de 1/4 de onda para 80 metros, sin ser ideal ni multibanda, se comporta como una random wire, alimentada al extremo presenta una impedancia de algunos cientos de Ohms. La salida valvular presenta una impedancia de varios miles de Ohms, y la adaptación mediante circuito link, el que transformaba la alta impedancia de salida de las válvulas a la relativamente baja de la antena mediante un transformador consistente en un inductor y su secundario (el "link"), ambas bobinas articulaban su proximidad para permitir una gama de posibles adaptaciones realmente notables. Algunos equipos realizaban esa adaptación usando un circuito mas moderno, el "pi", pero no era el método más común por entonces, no al menos en el tipo de equipo como el que tenía yo. El transformador "link" era en realidad un transformador de impedancia de, para sorpresa de nadie, relación 10:1. La rama no usada de la cinta de TV (¿para que se conectaba a la nada?) era, nuevamente para sorpresa de nadie, la "counterpoise". A mi me danza el gráfico de Smith en la cabeza para entender como juegan las impedancias, pero a Don Ernesto le llevó unos minutos entender que con las restricciones que tenía esa era una buena solución. A mi me llevó solo 50 años entender lo que hizo y poder apreciar lo mucho que sabía y que me ayudó. Quizás donde sea que esté se ponga contento en saber que al final entendí.
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