DISEÑO ANTENA SATELITE V - UHF
(XE1MEX - Alex)
Introducción
Lo primero que se necesita tener es un receptor de VHF FM de banda ancha (WFM – 50Khz.) (Wide Frequency Modulation) que cubra la porción comprendida entre los 137Mhz. y los 138Mhz. Es posible bajar las imágenes en FM angosto (NFM) (Narrow Frequency Modulation), pero los blancos resultarán invariablemente ruidosos y recortados. La estrechez de banda será también causa de gran cantidad de ruido, excepto cuando el satélite esté directamente encima de nuestra ubicación. El efecto Doppler al que es sometida la señal, combinado con la estrechez de la frecuencia intermedia del canal de audio dentro de un receptor de comunicaciones, da como resultado una señal muy pobre.
En términos prácticos, un transceptor portátil de VHF que pueda recepcionar la porción del espectro mencionada puede servir para comenzar a recibir imágenes hasta alcanzar práctica y conocimientos. Luego, desearemos mejorar los resultados y avanzaremos hacia un receptor de frecuencia intermedia ancha.
Ya que es muy difícil conseguir comercialmente una antena portátil para VHF-UHF en mi ciudad, decidí construir una antena casera como lo hice en el pasado con la mayoría de mis viejas antenas para HF y VHF. Mi meta personal fue tenerla lista para mis vacaciones en Cancún (del 2 al 8 de Mayo de 1999) para operar desde el localizador EL61 usando el satélite AO-27. El desempeño de la antena fue excelente y logré muchos contactos durante mi estadía en Cancún y lugares cercanos. Desde entonces la he usado desde mi casa y cada vez que tengo la oportunidad de estar afuera de mi localizador (EK08mu). En 1999: EK09, EL00 y EL61; en 2000: EL60 y EL61; en 2001: EL61, EL50, EL51, EK06, EK07 y DK96; en 2003: EL61, EL60, EK58 y EK68.
He probado exitosamente esta antena con los satélites AO-27, SO-35, UO-14, FO-20, FO-29 , AO-10, SO-50, AO-51 y últimamente con la ISS... por favor ve las actualizaciones y fotos mas abajo.
Software
El programa de software en GWBasic que usé para diseñar mi doble Yagi-Uda para VHF y UHF fue desarrollado por Guenter Hoch, DL6WU. Está disponible para descargarlo en el siguiente enlace (80 kB):
Descargar programa de diseño para Yagi-Uda por DL6WU
En el caso de que al solicitar la descarga se te pida una contraseña o identificación de usuario, por favor escríbeme un mensaje por e-mail. Te enviaré directamente a tu dirección electrónica el archivo comprimido. Algunas veces el servidor de tu proveedor de Internet rechaza la solicitud de descarga de archivo.
Para usar este programa por favor sigue estas instrucciones:
1. Descomprime todos los archivos contenidos en dl6wu_ant.zip en una carpeta nueva en tu computadora.
2. Con el explorador de Windows trata de abrir el archivo Antdl6wu.bas
3. Si aparece un cuadro de diálogo pidiendo el programa para abrirlo ("Open with..."), has click en "Other..." y entonces selecciona el archivo Gwbasic.exe (que está disponible en la carpeta nueva recién creada), has click en "Open" y finalmente en "OK".
4. El programa deberá estar funcionando ya dentro de Windows 95, 98, 2000, XP o NT en una ventana separada. Por favor teclea una "Y" adelante de la pregunta Y/N ? y presiona la tecla Enter. Ya estás en el programa; sigue las instrucciones y dale los parámetros de diseño.
Detalles de Construcción
Suponiendo que has descargado el programa y que está corriendo correctamente, lo que puedo compartir contigo (para ahorrar tiempo) son los resultados del programa para los parámetros específicos y el material que tuve disponible en casa:
- Frecuencia central en VHF: 145.850 MHz
- Frequencia central en UHF: 436.800 MHz
- Número de elementos: 8 en UHF (10.5 dBd de ganancia), 4 en VHF (6.46 dBd de ganancia)
- Diámetro del Boom: 22 mm
- Diámetro de los elementos y del tubo del acoplador gamma: 9 mm
- Longitud de los elementos en VHF: R=1017 D=972 D1=917 D2=906
- Espaciamiento de los elementos en VHF: R a D=380, D a D1=162, D1 a D2=370
- Longitud de los elementos en UHF: R=349 D=325 D1=303 D2=298 D3=292 D4=287 D5=285 D6=282
- Espaciamiento de los elementos en UHF: R a D=127, D a D1=54, D1 a D2=123, D2 a D3=148, D3 a D4=173, D4 a D5=193, D5 a D6=207
- Los reflectores están montados a 15 mm (VHF) y 25 mm (UHF) desde el centro del reflector correspondiente hasta el extremo del boom (tnx Joaquín, XE1YJS por la corrección ! - Febrero 2, 2002).
OBSERVACIONES: Todas las dimensiones están en milímetros, todos los elementos están hechos de tubo de aluminio, R=reflector, D=excitado, D1 to D6=directores, todo el espaciamiento entre elementos es de centro a centro, los elementos están montados sobre el boom (no a través del boom) y no están aislados del boom.
Usé una barra de teflón (430 mm de larga, 100 mm insertados dentro del boom ) como soporte manual...o puedes usar lo que tengas disponible -por supuesto, no conductivo-.
Usé esos diametros en los tubos de aluminio porque fueron los que tuve disponibles en casa, pero te recomiendo mucho usar tubos mas delgados (quizá barras) para que la antena no sea muy pesada...tu brazo te lo agradecerá en caso de que te guste tener comunicados largos. Si haces cambios, no olvides recalcular con los diámetros reales de los elementos y del boom.
El Acoplador Gamma
Ahora vamos a la parte "difícil"...el acoplamiento entre el cable coaxial y el punto de alimentación de los elementos excitados. Ya que se trata de una antena portátil a ser utlizada muy cerca del transreceptor, decidí ignorar las pérdidas del cable coaxial BELDEN RG58 A/U porque solo puse 1200 mm de cable entre el conector de antena del radio y cada elemento excitado.
También decidí seguir el viejo y confiable método de acoplamiento conocido como gamma. Lo he usado siempre con excelentes resultados y porque no utilizo capacitores adicionales sino que instalo un tramo desnudo de RG8 o RG213 o RG214 como capacitor de acoplamiento, el cual está insertado en un tramo pequeño de tubo de aluminio. Este tubo tiene una banda de aluminio que hace la conexión entre el tubo del gamma y un brazo del elemento excitado. El coaxial desnudo significa un tramo de cable coaxial sin la cubierta externa de plástico y sin la malla de blindaje....bueno, creo que lo mejor es ver estas imágenes, que te dicen mas que mil palabras:
La pregunta mas frecuente de los amigos que han duplicado esta antena está relacionada al acoplador gamma. Uds. lo pidieron muchas veces, así que si necesitan un dibujo simple, por favor hagan clic aquí o en la minifoto:
Por supuesto, puedes usar cualquier otro método de acoplamiento, pero en el caso del gamma, a continuación está la información que te ahorrará tiempo:
- VHF: longitud del tubo de aluminio para gamma=150 mm, longitud total del coaxial desnudo=230 mm, longitud del coaxial desnudo dentro del tubo de aluminio=68 mm, banda de aluminio (haciendo corto circuito entre el tubo del gamma y el elemento excitado) situada a 310 mm desde el centro del boom, separación entre el tubo gamma y el brazo excitado=30 mm (centro a centro ).
- UHF: longitud del tubo de aluminio para gamma=50 mm, longitud total del coaxial desnudo=68 mm, coaxial desnudo dentro del tubo de aluminio=20 mm, banda de aluminio situada a 84 mm desde el centro del boom, separación entre el tubo del gamma y el brazo excitado=20 mm (centro a centro).
- Muchas gracias a Marcin Korona, SP8UFX por sus observaciones para corregir un par de importantes dimensiones en el gamma de UHF ! (May 15, 2001).
En el caso de que desees hacer un ajuste fino a la ROE y suponiendo que cuentas con el medidor de ROE adecuado, puedes introducir o extraer el coaxial desnudo y/o deslizar, a lo largo de los tubos, la banda que hace corto circuito entre el tubo del gamma y el tubo del elemento excitado.
La Recompensa
Bueno, después de tanto esfuerzo, las buenas noticias...si duplicas la antena descrita, te garantizo que obtendrás una ROE menor a 1.3:1 en ambas frecuencias centrales y no mas de 2:1 en los extremos de las bandas.
No pude medir la ganacia frontal pero debe estar cerca de la teórica; de cualquier forma, solo apunta tu antena al AO-27, FO-29, SO-50, AO-51 ó a la ISS y estoy seguro que estarás satisfecho con su desempeño.
OK, como habrás notado no escribí acerca del diplexer. Esto es porque uso dos radios. Voy a construir un diplexer pronto; si trabaja como lo espero publicaré el diagrama del circuito y sus detalles de construcción.
El Diplexer....No lo construí hasta ahora, pero conseguí información interesante y prometedora para construirlo. Por favor navega a la página de Lee Devlin, K0LEE la cual contiene el Microduplexer diseñado por Chuck Duey, KI0AG.
Espero disfrutes la construcción de esta antena tanto como yo !.
73´s