Simples antena vertical de fio
15 de maio de 2011
Uma opção de antena simples e barata para HF é uma vertical feita com fio de
cobre. Tenho utilizado em operações portáteis uma antena assim usando uma vara
de pesca como suporte.
A antena vertical já foi cercada por lendas e folclore de todo o tipo. É
necessário lembrar que ela não irradia para ângulos elevados e portanto é ruim
para comunicação em distâncias curtas e médias. Para essa finalidade se deve
preferir uma antena tipo dipolo ou similar. Para DX ela é interessante porém o
tipo de solo exerce grande influência na irradiação a baixos ângulos.
Hoje ela está bastante bem definida assim como a influência do aterramento de
RF quando: (1) - montada a partir do solo, e (2) - quando utiliza radiais
e está elevada em relação ao solo.
Resumidamente, se sabe que estando sobre o solo é necessário uma grande
quantidade de radiais enterrados para que as correntes de RF percorram muito
mais os radiais do que o solo pois este é mau condutor, introduzindo perdas. Já
o “plano terra’ se constitui por dois radiais de ¼ de onda. Se eles estiverem
pouco acima do solo, 1/10 de onda ou mais, as correntes de RF irão circular inteiramente
por eles e por isso somente dois bastam. Antigamente se utilizava 3 ou 4 ou até
mais porém a diferença que aparece na irradiação azimutal da antena é
minúscula, cerca de 0,3dB. Não há razão para mais do que 2 radiais.
A antena se compõe de um elemento vertical e dois radiais. Se a antena estiver
muito próxima ao solo então será necessário diminuir o comprimento dos radiais
pois a influência do solo sobre eles é equivalente a fazer o comprimento
aumentar. Costumo simular a antena em software e descobrir os comprimentos dos
fios, depois monto e ajusto para a situação local. É importante reparar que ao
utilizar fio com encapamento isolante, em geral de PVC, será necessária uma
correção no comprimento. O software EZNEC dispõe dessa opção.
Ajustando o ângulo de inclinação e a proximidade das extremidades dos radiais
ao solo torna possível se fazer ajuste fino da impedância da antena. Isso é
feito no software simulador.
Uma receita que utilizo é muito prática e pode ser usada também na simulação e
permite uma antena finamente ajustada. Na versão montada requer um analisador
de antena ou TX+ medidor de ROE. Primeiramente se monta os radiais ligados ao
coaxial como se fosse uma antena dipolo em V invertido. O elemento vertical
deve estar presente mas não ligado a nada. Ajustar o comprimento dos radiais
para ressonância na frequência desejada. Talvez a ROE mínima, na ressonância,
seja alta pois será um antena muito baixa, mas isso não tem importância,
somente a ressonância, ponto de mínima ROE. Depois se liga os dois radiais e se
conecta o elemento vertical e se faz a ligação do coaxial de modo convencional.
Agora se ajusta a antena somente mexendo no comprimento do elemento vertical.
O ideal é poder medir diretamente no ponto de alimentação. Se a antena for
montada em local difícil então usar cabo coaxial de comprimento múltiplo de 1/2
onda verificado com analisador ou TX + medidor de ROE. Depois de ajustada pode
ser utilizado outro coaxial com outro comprimento, a questão diz respeito ao
ajuste da antena.
Detalhes da antena:
elemento vertical 3,2m
elemento radial 3,4m cada, extremidades a cerca de 30cm do solo.
ponto de alimentação: 1,6m do solo
Fixação da vara de pesca com 4 estais de barbante de algodão.
2 - Video mostrando
resultado no analisador de antena
SOBRE O USO DE BALUN (CHOQUE DE CORRENTE)
Um aspecto curioso e
praticamente desconhecido: coloquei o balun de corrente feito com o cilindro de
ferrite, antes havia medido com LC meter e medido 6uH o que em 21MHz resulta
cerca de 800 ohms, está ótimo.
Mas por que usar balun de
corrente mesmo numa antena assimétrica como a vertical "plano terra",
que não é uma antena "balanceada"?
Resposta: porque se o
comprimento elétrico do coaxial+rádio+microfone+corpo do operador ou outras
circuitos que existirem for igual a 1/4 de onda então vai haver corrente de RF
pelo cabo, até queimaduras por RF se usar potência elevada, portanto irradiação
e captação pelo coaxial gerando interferências em equipamentos e sensibilidade
na recepção para ruídos. Isso acontecerá mesmo que a antena esteja correta e
perfeita, apresentando 50 ohms resistivos!
A razão é que no ponto de
alimentação da antena a linha de transmissão faz a "entrega" (na
recepção o "recebimento") da energia de RF. Mas se existir também um
outro caminho então a energia se dividirá entre eles: uma parte segue pela antena
e a outra pelo outro caminho. É como se colocasse mais um outro radial. Por
esse motivo não arrisco e coloco o balun e assim fico certo que toda a RF irá
só para a antena e na recepção somente chegará ao receptor o sinal vindo da antena!