Diseño de antena MORGAIN.
Antena MORGAIN para 40 y 80 metros.
ANTENA MORGAIN PARA 40/80M
En el foro técnico de URE, a requerimiento de un amigo radioaficionado, respondí a una pregunta que se planteaba
referente a una información de una antena de reducidas
dimensiones para 80 y 40 metros, brindándole mi experiencia personal en este
tema que en principio es, en mi opinión, bastante extensa.
Nunca me imaginé, ni por asomo, el rollo que se armaría con mi
respuesta. Ya he recibido tanto de radioaficionados españoles como extranjeros,
cientos de solicitudes para que les envíe el esquema
y mi manual de instrucciones de montaje y ajuste de esta antena,
lo cual he hecho con muchísimo gusto.
A requerimiento de varios colegas, también he recibido preguntas
sobre esta antena referentes a ajustes, modificaciones, ampliaciones de bandas,
adición de más bandas y un montón de cosas más que, así como he podido, he
respondido a todas ellas.
En el foro técnico también se me comentó que, ya que con mi
respuesta se había armado tanto revuelo y se me habían solicitado tantos esquemas
como consultas de todo tipo sobre ella, lo mejor sería que yo publicara en la
revista “Radioaficionados” el esquema, mis opiniones y conclusiones, y las
instrucciones de montaje creadas, para que llegara al máximo de gente posible,
ya que según parece, hay más gente con problemas de espacio para
instalar un dipolo “decente”, con un buen rendimiento para 80 y
40 metros, de lo que yo me pensaba.
A resumidas cuentas y antes de exponer todo lo
que sé relacionado
con esta antena, debo aclarar varias cosas:
Esta antena, al menos en su modalidad base HF bi-banda, 160-80,
80-40, etc., no está
diseñada ni inventada por mi, ni las fórmulas para calcularla tampoco son fruto de mis conocimientos,
aunque más de uno cree que yo soy el inventor de esta antena.
La exposición que hago de esta antena se basa
en una recopilación
personal de informacion de dominio público que se encuentran en
varios medios y en información encontrada en Internet, aunque como comprobarán,
si terminan de leer este artículo, la información desglosada y desarrollada que
yo expongo en este escrito está
mucho más elaborada, extendida y experimentada que la que se
encuentra diseminada por varios medios a disposición de todos. En el caso de
las modificaciones personales en cuestión de
ampliación y añadidura de bandas al esquema de la antena
original bi-banda pues sí que puedo
afirmar que han sido fruto de mis conocimientos sobre antenas de HF aplicados
al esquema original
bi-banda de esta antena, aunque como podrán comprobar todos, las
fórmulas para calcular y añadir más bandas no
son tampoco inventadas por mí, sino que son las fórmulas básicas y
conocidas por todos para hallar la longitud de un dipolo de ½ onda de cualquier
banda a elegir, para poderla añadir al diseño original, aumentando así el
número de bandas que puede cubrir esta antena. Lo único que yo he aportado al
diseño de esta antena, es únicamente la idea de añadirle más bandas a elegir y
el manual de instrucciones elaborado a partir de mi extensa experiencia
personal con esta antena.
Habiendo aclarado todo lo que creo que tenía que aclarar, paso a
exponer todas las particularidades y todo lo que sé en relación a esta antena,
sus posibles modificaciones y el manual de montaje y ajuste.
DESCRIPCION DE
LA ANTENA
Esta antena es un tipo dipolo en espiral denominado Morgain, por lo de la traducción del
nombre, aunque sinceramente no muy
acertada y un poco cutre, sería más ganancia, según muchos afirman que tiene, aunque personalmente
creo que son unos datos un poco optimistas, unos 4dB de ganancia en su banda
superior de las dos bandas del diseño bi-banda original y 2dB de ganancia en su
banda inferior de las dos bandas del diseño bi-banda original, aunque
por mi experiencia y solo a título de una
opinión personal, sin
basarme en datos constatados con ningún medidor ni aparato
electrónico para medirlo, tiene un ángulo de salida más bajo y unos 2,5dB y
1,5dB respectivamente de ganancia en relación a un dipolo simple de ½ onda para
las mismas bandas y que tengan los balunes a la misma altura.
A mi modo de ver las cosas, la ganancia de
este dipolo en espiral,
con respecto a un dipolo clásico en “V” invertida cortado a ½
longitud de onda, se debe a que los brazos de este dipolo son longitudinalmente
más cortos y están por este motivo bastante más altos y alejados del suelo,
teniendo muchísimas menos pérdidas por proximidad al suelo y mejorando tanto en
ganancia como en un
ángulo de salida bastante mas bajo y favorable
para DX que un
dipolo tradicional, en que sus puntas están mucho más cerca del
suelo, haciendo caso a teoría de las antenas, que dice que cuanto más alta la
antena mucho mejor.
Por su condición de dipolo en espiral, esta antena recibe mucho
menos ruido que un dipolo normal y por eso, sobre todo en 80 metros, se
agradece mucho.
Esta antena se puede alimentar directamente con cable coaxial de
50 o de 75 ohms, ya que luego se puede variar su impedancia
modificando los grados de inclinación de sus brazos, consiguiendo así la
adaptación al cable coaxial utilizado, aunque a mí los mejores resultados me
los ha dado con cable de 50 ohms RG-213u o similares.
Esta antena se puede utilizar con o sin balún,
pero yo aconsejo
ponerle un balún por los motivos que todos conocemos y de
relación
1:1.
Una ventaja muy grande para todos los experimentadores de
antenas, es que esta antena no lleva bobinas, trampas ni otro dispositivo
complicado de ajustar y fabricar, cosa que para los que no tienen mucho
conocimiento en la realización de estos dispositivos pues agradecerán muchísimo
porque la antena es súper fácil y simple de montar y que además tiene la
ventaja que para ajustar esta antena basta con desplazar los puentes
especificados en el manual de montaje para llevarla a resonancia en la porción
de banda que nos interesa.
MI CONSEJO
Yo personalmente recomiendo que apliquen las medidas que les
aconsejo, aunque no hace falta que las tengan a cuenta “al milímetro”, ya que
al final, al ajustar la antena, se ajustará en la porción de banda que les
interese con los puentes, aunque las medidas de los cables y las separaciones
sean, dentro de un margen escaso y razonable, algo distintas a las que yo
expongo.
La única medida que recomiendo encarecidamente
no modificar, es la
medida “A”, que tiene que ser exactamente 10 metros para una
antena para las bandas de 40 y 80 metros.
En la imagen siguiente se puede ver en el esquema, la situación
de los puentes y todos los pormenores para la fabricación de la antena.
Medidas a establecer para una antena base de
80-40 metros.
|
A |
= |
10 metros |
|
B |
= |
8,5 centímetros |
|
C |
= |
4,25centímetros |
|
D |
= |
10 centímetros |
|
E |
= |
74 centímetros |
|
F |
= |
4,25centímetros |
|
G |
= |
1,4 metros |
INSTRUCCIONES
Y CONSEJOS DE MONTAJE
El puente que está más cerca de la letra “G” es el puente de
ajuste para la banda de 80 metros y el que está más cerca de la letra “E” es el
de ajuste para la banda de 40 metros.
Para proceder al ajuste de cada banda por separado se tiene que
desplazar a la izquierda o a la derecha para centrar la ROE mínima en la parte
de la banda que nos interesa cubrir, teniendo en
cuenta que la medida del desplazamiento del puente de ajuste de
cada banda tiene que ser tanto en un brazo como en el otro y en
la misma medida. Tener en cuenta que el ajuste de una banda no suele afectar
para nada a la otra, aunque yo recomiendo ajustar primero la banda más alta, en
este concreto caso, la de 40 metros y luego la de 80 metros y una vez que
tengamos la antena ajustada a la porción de banda deseada se pueden soldar los
puentes al cable. Fijarse que el puente que está más cerca de la letra “G“, el
de 80 metros, no debe tocar ni se
debe soldar al cable del medio, ya que solo se puentean para los 80 metros los
cables exteriores sin
tocar el interior, ya que si puenteamos también el cable de en
medio, la antena no funcionará.
Para más datos de amplitud de banda, a mí particularmente sin
acoplador me cubre toda la banda de 40 metros y prácticamente toda la banda de
80 metros.
Ya que la antena, del balún a cada punta del dipolo tiene 10
metros, yo aconsejo fabricar con un material fuerte y aislante, unos
separadores para que la distancia entre los cables se mantenga homogénea,
poniendo los separadores aproximadamente cada
50 centímetros, que al final serán unos 20 separadores por cada
brazo.
Estos separadores se pueden realizar con unas pletinas de un
material resistente, ligero y obligatoriamente aislante, como el plástico duro,
teflón, nylon, baquelita, etc., de aproximadamente
10 centímetros de largo por 2 centímetros de ancho, aunque en
vez de pletinas también se puede utilizar tubo de plástico, PVC o similares.
A estas pletinas o a los tubos cortados a modo de separadores,
seguidamente se le tienen que practicar 3 agujeros 1 milímetro más anchos que
la medida exterior del cable eléctrico utilizado para hacer esta antena,
separados del centro de estos agujeros entre ellos aproximadamente 4,25
centímetros, como se puede apreciar en la siguiente imagen.
Para que los separadores siempre se mantengan a la misma medida
y distancia unos de los otros y para que no se muevan ni se bajen, se pueden
poner, apretando el cable central a cada lado del agujero del centro de cada
separador, un precinto plástico.
CONSEJOS
Otra cosa a tener en cuenta a la hora de fijar la antena en sus
puntas es que el separador de cada punta de cada brazo tiene que sujetarse con
dos hilos no conductores en vez de uno, que es lo que hacemos habitualmente en
los dipolos normales de un hilo estirado, ya que si solo ponemos un hilo
aislado en centro del aislador de cada punta del dipolo para tensar cada brazo,
tenemos muchas posibilidades de que el espiral del cable quede hecho un churro
y que los brazos se den vuelta sobre sí mismos, haciendo que la antena no
funcione.
Cada brazo tiene aproximadamente unos 30 metros de cable de
cobre flexible forrado de plástico de los utilizados habitualmente por
instaladores electricistas de 2,5 milímetros de diámetro interior de cobre,
aunque yo aconsejo para los que van a utilizar el dipolo en casa, utilizar uno
de 4 milímetros de diámetro interior del cobre, aunque con uno de 2,5
milímetros de diámetro funciona bien. Yo les aconsejo no corten el cable de 30
metros en tres trozos de
10 metros y luego soldarlos para hacer un espiral de 30 metros
ya que se pierde resistencia total y hay más posibilidades de que con un día de
viento se rompan las soldaduras y se nos estropee la antena, aunque esto nos
dará más trabajo, a mi entender vale la pena ponerlo en práctica.
También es muy importante no olvidarse de que al finalizar el
montaje y una vez ajustado, sujetado y comprobado todo, aislar de la intemperie
con una pasta o silicona de buena calidad, todas
la conexiones y soldaduras, súper importante lo de aislar todo bien, para
evitar sorpresas desagradables.
Para los que quieran utilizar esta antena en portable, se deberá
ajustar la antena en el QTH fijo y al instalarla en el QTH portable si se ve
que se tiene algo de estacionarias, se puede variar la ROE para ajustar la
antena en la porción de banda que nos interesa inclinando los brazos de la
antena puesta en “V” invertida hasta ajustar la antena en la porción de la
banda
deseada, aunque como comprobarán, si la
ajustan en casa y luego al
trasladan a otro QTH portable o en expediciones, pues no varían
mucho las estacionarias.
OTROS DATOS
MUY INTERESANTES A AÑADIR
Esta antena le he modificado voluntariamente a modo de
experimentación, siempre pensando que esto podría ser en beneficio de todos, no
porque me falle la “azotea”, sino para comprobar
hasta qué punto esta antena podría resistir variantes, cambios
técnicos y de construcción realmente drásticos y reales en
relación al diseño original por parte de personas con mentes,
como diría yo y sin ánimo de ofender a nadie, poco “iluminadas”, para
la interpretación de esquemas prácticos y manuales y para la construcción de antenas y similares.
Del diseño original he modificado prácticamente todas las medidas, desde las longitudes de los cables hasta las separaciones de los mismos, casi siempre dentro de unos márgenes razonables y como no, realizando también alguna modificación “antenil” totalmente desorbitada y que sería catalogada por muchos de nosotros como una auténtica “animalada” proveniente de una mente súper retorcida, si es que supieran de ellas, por eso he preferido no exponer en este escrito tales “animaladas” y reservármelas para uso y disfrute propio.
Después de experimentar con las modificaciones, tanto las
“razonables” como las “desorbitadas” sobre el diseño original, he llegado a la
conclusión de que el rendimiento es prácticamente el mismo en todos los
diseños, tanto originales como en los modificados, y que el ajuste de la antena
será establecido por dónde y a qué medida están situados los puentes, siendo
estos los que mandan en el ajuste final y no por el tipo de diseño de la
antena.
Al día de hoy en mi domicilio tengo instalada una de estas
antenas para 80 y 40 metros, y para darles algún dato más en concreto,
diré que, en mi caso, las separaciones entre
los cables es 2,5
centímetros para demostrarles que las medidas originales
pertenecientes a las medidas “C” y “F” que les digo que sean 4,25 centímetros
no son nada críticas y que admiten prácticamente cualquier diferencia razonable
en relación al diseño original, no apreciando por mi parte ninguna mejora ni
pérdida de rendimiento alguna, tanto si es la medida original, como si es otra
la
medida establecida por el que construya esta antena, ya que como
he expuesto en este escrito, la antena se ajusta con los puentes. He probado
también alargar o acortar la medida de los cables referidas a la medida “A” que
digo son para las bandas de 80 y 40 metros, pues en este concreto caso es de 10
metros y en mi opinión esta es la única medida que se debe mantener al máximo
la medida original ya que dependiendo de la variación en relación a la
medida original pues la frecuencia de resonancia puede variar en
tal cantidad que aunque desplacemos los puentes en un sentido o en otro nos sea
imposible ajustarla en la porción de banda deseada
por que la antena esté cortada para que resuene algo mas arriba
o algo mas debajo de las frecuencias para la que deseamos que funcione.
CONCLUSION
REFERENTE A LAS MODIFICACIONES HECHAS Y A LOS RESULTADOS OBTENIDOS DESPUES DE
ESTAS
Después de las modificaciones que ya he comentado, he llegado a
la conclusión que esta antena lo resiste prácticamente todo y afirmo sin lugar
a dudas que es una antena totalmente a prueba de “torpes”.
MÁS DATOS
Como he comentado en párrafos anteriores, voy a dar una
explicación de cómo calcular esta antena para cualquier doble banda a gusto del
interesado y luego expondré cómo añadirle más bandas a las dos bandas
principales, transformando esta bi-banda
original en una tribanda, cuatri-banda, o una multi-banda a
gusto de cada uno.
CALCULO DE
ESTA ANTENA EN BI-BANDA
Esta antena se puede calcular de la siguiente manera, aplicando
la formula debida y por cierto, formula nada crítica, ya que luego se ajustará
la antena con los puentes y aplicándola a las dos bandas que nos interesa
cubrir.
Para calcular la antena para 160 y 80 metros, 80 y 40 metros, 40
y
20 metros y para 20 y 10 metros, se hará de la siguiente forma:
Cálculo para establecer la medida en el apartado A: para este
caso concreto o para aplicar a cualquier otra bi-banda.
Por ejemplo, para 160 y 80 metros sería:
primero calcular ¼ de
onda para la banda más alta a utilizar: (Ojo, la banda más alta
a utilizar, no la más baja a utilizar, en este caso para 80m) (285/3,7)/4 =
77,02/4 = 19,25 metros por brazo.
Donde 285 es el resultado de quitarle a la velocidad de la luz
(300.000 k/s), los 3 ceros últimos, siendo la cifra igual a 300 y restándole a
300 el 5 % por pérdida de velocidad de transmisión ya que la velocidad de la
luz o de la radiofrecuencia es un 5 % más lenta por el cable de la antena que
por el aire.
El 3,7 es la frecuencia central a utilizar en MHz de la banda
más alta de las dos bandas elegidas.
Y el numero 4 es dividir el resultado que nos dará para hallar ¼
de onda de la longitud de la onda completa de la frecuencia a utilizar
aplicando el resultado a la medida expuesta como medida a establecer para “A”:
En este caso concreto la medida a establecer para “A” sería
19,25 metros (medida crítica).
La medida B: 8,5 centímetros + o - (no crítica) La medida C:
4,25 centímetros + o - (no crítica) La medida D: 10 centímetros + o - (no
crítica)
Para hallar la medida “E”, se conseguirá de la siguiente manera:
la medida correspondiente a “A” dividido por 13,5.
19,25 / 13,5 = 1,42 metros
La medida E: será en este caso concreto = 1,42 metros
aproximadamente.
La medida F: será en este caso concreto = 4,25
centímetros
aproximadamente.
Para hallar la medida G: se conseguirá de la siguiente manera:
La medida de “E” multiplicado por 2.
1,42 X 2 = 2,84 metros.
La medida G: será en este caso concreto 2,84 metros
aproximadamente.
|
A resumidas cuentas, una antena para 160
y 80 metros tendrá las medidas siguientes.
F = 4,25 centímetros. G = 2,84 metros.
Para calcular esta antena para otras bandas que no sean 160 y 80
metros, basta con aplicar la fórmula ya expuesta a las otras bandas.
COMO AÑADIR
MAS BANDAS A LAS BANDAS BASE PRINCIPALES
Esto es relativamente sencillo ya que solo se tendrá que añadir
un dipolo o dipolos a elegir calculados en ¼ de onda por brazo, hallados con la
fórmula habitual, 285 dividido por la frecuencia
en MHz a utilizar y el resultado dividirlo por 4 para hallar la
longitud de un brazo del dipolo, para la banda o bandas que también queremos
utilizar a modo de bigote de gato, aproximadamente como expongo en la siguiente
imagen, teniendo en cuenta que el o los dipolos añadidos siempre tienen que ser
para una frecuencia o banda superior a la banda superior para la que
está calculada la antena base bi-banda y que tienen que ir
siempre por debajo del dipolo bi-banda y siempre en el orden del dipolo
más largo arriba y los más cortos siempre por
debajo de este.
UNA VARIANTE
MÁS DE ESTA ANTENA
Para los que disponen de un equipo de HF con un acoplador con un
margen de acople muy amplio, si, de los que acoplan hasta el sommier de la cama
de la abuela para poder transmitir en 160 metros, pues existe una modificación
de la antena original que se puede hacer y conseguir que esta antena aunque
este calculada para, por ejemplo 80 y 40 metros, pues que también se pueda
utilizar sin ningún problema de 80 metros para arriba hasta los
10 metros con un rendimiento bastante bueno.
Para hacer que esta antena pueda ser utilizada
de 80 a 10 metros
basta con cambiar el balún original de 1:1 por uno de 6:1 y
eliminar los dos puentes de ajuste de cada brazo.
Si el acoplador consigue acoplar la antena se podrá transmitir,
sin tener que ajustar nada, de 80 a 10 metros, eso sí, con un rendimiento algo
inferior al que conseguiríamos con esa misma antena con los puentes puestos
para cada una de las dos bandas base.
Yo la he probado calculada para 80 y 40 metros y sin los puentes
de ajuste y el rendimiento para estas dos bandas fue bastante
bueno pero el rendimiento en 20-15 y 10 metros no me convenció
del todo, eso sí, comparándola con mi antena de 5 elementos para 10-15 y 20
metros.
Espero no haberme dejado ningún punto por tocar, pero si por
cualquier cosa alguien tiene alguna duda, aunque creo sinceramente que mi
exposición ha sido lo suficientemente clara y concisa pues estoy a disposición
de todos para aclarar cualquier punto en concreto no expuesto en este escrito.
Quedo QRV para cualquier duda, sugerencia o queja “razonable”.
Autor: Guillermo Valls (EA6XD)
http://www.amontoya.com/wp-content/uploads/morgain-ea6xd.pdf
Saludos a todos y buenos contactos!!!
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