Acoplador de antena de media onda alimentado por el extremo (EFHW)
El acoplador de antena de media onda de alimentación final terminado.
Los dipolos de media onda alimentados por el centro son antenas excelentes, simples y efectivas para las bandas de HF. A veces, sin embargo, la alimentación central no es ideal, por ejemplo, cuando desea utilizarla como vertical. Poder alimentar el dipolo desde un extremo le brinda más opciones sobre cómo montar una antena y facilita la operación portátil. Una vertical, una pendiente, un trozo de alambre colgado de un seto son buenos ejemplos. Una vertical de media onda montada en el suelo tiene un ángulo máximo de radiación de 20 °, por lo que es una buena elección para DX.
He estado experimentando con antenas de media onda alimentadas por el extremo de alimentación combinadas con un acoplador de circuito sintonizado en paralelo. Este artículo explicará mis hallazgos y las razones para construirlo de la manera que lo hice.
Un dipolo se puede alimentar en cualquier lugar a lo largo de su longitud. Una alimentación central da alrededor de 70Ω. Un dipolo alimentado descentrado tipo 'Windom' (alimentado 38% a lo largo de su longitud) proporciona una alimentación de alrededor de 200Ω. La impedancia de alimentación al final de una media onda es de miles de ohmios, generalmente entre 2000 Ω y 5000 Ω, que necesitamos para igualar a nuestro transceptor de 50 Ω. El problema con la alimentación final de media onda también es su ventaja. La alta impedancia significa que el punto de alimentación tiene un voltaje muy alto pero una corriente baja, por lo que se requiere muy poca tierra. Un contrapeso muy pequeño debería ser adecuado de 7 a 30MHz, o incluso puede usar el coaxial y el transceptor como contrapeso para una configuración portátil aún más simple. Incluí un interruptor para poder usar cualquiera. En la práctica, he encontrado a Steve AA5TB Recomendación de al menos 0,05 longitudes de onda para ser precisos. Steve ha investigado mucho con medias ondas y recomiendo leer sus páginas.
A continuación se muestra el esquema de la construcción final.
Esquema del acoplador de antena de media onda alimentado por el extremo - 7-30MHz
Para calcular la longitud de una media onda en metros, utilizo 141 ÷ ƒ (MHz) para los elementos de cable. Estas dimensiones se derivaron del modelado de la antena en EZNEC. He encontrado que este cálculo funciona bien, sin embargo, depende de muchos factores, como el cable utilizado, la ubicación, etc. ¡He hecho una calculadora de JavaScript a continuación para simplificar con una media onda de 15 m lista para usar!
End Fed Half Wave (6.65m @ 21.2MHz, montado en el suelo) SWR - El ancho de banda real en el lado de 50Ω del acoplador será mucho más estrecho, debido al circuito sintonizado que estamos usando. Esto muestra el punto de alimentación SWR a 3200Ω
Corriente a lo largo de la media onda. Observe cómo el punto de alimentación no tiene una impedancia tan alta como la parte superior de la antena.
En primer lugar, la construcción será un malabarismo entre los componentes disponibles y la cobertura de banda deseada. Tenía un condensador que quería usar, que es un condensador variable de aire Johnson 154-2, con un rango de 15-353pf. Me gustaría cubrir de 7 a 30MHz con mi acoplador si es posible, así que lo siguiente que necesitaba diseñar era un inductor que resonara en un circuito LC en paralelo justo por encima de 30MHz cuando el condensador está al mínimo. Uso de esta calculadora LC resonante, Calculé que una inductancia de 1.5μH resonará a aproximadamente 33MHz cuando el capacitor esté en 15pf y 6.9MHz cuando el capacitor esté en su máximo de 353pf. ¡Suena perfecto para mí! Si tiene un condensador de valor menor, por ejemplo, 200pf como máximo, aún debería cubrir de 10MHZ a 30MHz. Se podría agregar un interruptor para agregar una capacitancia adicional de 150-200pf para incluir la operación de 7MHz.
Entonces, construyamos primero el inductor del transformador secundario. Quería transformar 50Ω a alrededor de 3000Ω. Esto requeriría una relación de vueltas de 1: 8. La transformación de impedancia se calcula elevando al cuadrado la relación de vueltas secundaria (relación de nota, no vueltas reales) 8² es 64. 50 × 64 = 3200Ω (nuestra impedancia de entrada x 8²). Miré el uso de un toroide de polvo de hierro T200-6 , pero el problema era que 1.5μH requería solo 12 vueltas. Como quería una relación de vueltas de 1: 8 (para una relación de impedancia de 1:64), necesitaba una primaria de 1,33 vueltas, lo que iba a ser imposible. Podría haberlo hecho de 16 vueltas y una primaria de 2 vueltas, pero entonces la inductancia sería demasiado grande para 30MHz.
Entonces, decidí usar un transformador de aire enrollado. De esta manera, puedo construirlo con un secundario de 16 vueltas y con la inductancia que quería alterando el diámetro y / o la longitud de la bobina. Usando esta calculadora de inductancia de aire , descubrí que un inductor de 19 mm de diámetro, 52 mm de largo y 16 vueltas debería dar una inductancia de 1.5uH, así que esto es lo que construí.
Bobinado del inductor secundario
Una vez enrollado, lo probé en un medidor LC, que confirmó que era de alrededor de 1,5 µH. Puede expandir o contraer el inductor para ajustar la impedancia a su medida. La importancia es que quedan 16 turnos para coincidir con el primario de 2 turnos. Luego enrolle la bobina primaria, que tenía que tener un diámetro ligeramente mayor para que pudiera encajar sobre la bobina secundaria y proporcionar un acoplamiento inductivo. Puede ver el primario de 2 turnos terminado y el secundario de 16 turnos abajo.
Los inductores completados. Ellos tienen sus diferencias, ¡pero les haré una feliz 'pareja'!
Ahora era el momento de armarlo todo en una caja. La caja que usé vino de una venta de 'basura' de un club. Es una caja impermeable que se limpia bien. Fue un poco complicado montar los inductores. Usé algunos separadores para el secundario y un bloque de terminales pegado a un pequeño bloque de MDF para el primario. El cable coaxial está soldado al primario, el bloque de terminales es solo para mantenerlo en su lugar. Hay una conexión de contrapeso en el lateral, la conexión de antena en la parte delantera y el condensador, SO239 y un interruptor de tierra de contrapeso / coaxial en la parte trasera. Algunas fotos de la unidad completa se encuentran a continuación.
El acoplador de media onda de alimentación final completado
El control de sintonía, SO239, interruptor de tierra y a la derecha, la conexión de contrapeso.
La conexión de la antena. La caja de segunda mano tenía algunos agujeros, ¡así que hice esta pegatina para cubrirlos!
La unidad funcionó exactamente como fue diseñada. Al conectar una resistencia de 3,2 kΩ a la salida, se puede obtener una coincidencia de entrada de 1: 1 SWR de 6,5 MHz a 30 MHz. La frecuencia fue un poco más baja de lo que calculé, pero supongo que esto se debe a una capacitancia parásita adicional. Sintonicé el acoplador a resonancia en una resistencia (en mi caso 3,2 kΩ) para obtener una ROE 1: 1 en mi frecuencia elegida de 21,25 MHz, luego quité la resistencia y conecté la antena de media onda (6,65 m) y el contrapeso ( 66cm) de la calculadora anterior. Sin ajustar el condensador variable, tenía una ROE de 1: 1. Esto confirmó que tenía una media onda resonante y que la estaba alimentando en o muy cerca del punto de voltaje máximo y la impedancia de alimentación era de alrededor de 3200Ω. Descubri que se necesitaba un pequeño contrapeso. A veces, la capacitancia parásita a tierra era lo suficientemente buena por sí sola, especialmente en las bandas más altas y si el acoplador estaba apoyado en el suelo. Si todo está lejos del suelo, obtengo resultados consistentes con la configuración anterior. También he tenido mucho éxito al usar el cable coaxial como retorno, al conectar la 'parte inferior' del primario y el secundario a través de un interruptor para usar el blindaje coaxial y el transceptor como contrapeso.
Es posible que pueda ajustar el condensador para que coincida con la antena si no es una media onda perfecta, pero entonces será una alimentación de corriente más alta y el sistema de tierra simple será inadecuado. El acoplador tampoco funcionará como fue diseñado y será ineficiente, generando calor. El acoplador es un transformador de impedancia sintonizado, no una unidad de 'sintonización' de antena. ¡Apégate a lo anterior, y debería ser una cosa segura!
Alimentando una media onda de 21MHz
Media onda vertical para 21MHz. 6,65 metros de cable en un poste de fibra de vidrio de 9 metros. El acoplador se monta 2 metros hacia arriba y se fija a la parte superior de la cerca. El contrapeso de 67 cm simplemente cuelga al aire libre.
