DX-Commander vertical multibanda

Una de las antenas que quisiera experimentar, probablemente cuando se levanten las restricciones por la pandemia lo pueda hacer. Sin embargo hice una simulación de la misma para MMana-Gal, ver link al final del artículo.

DX-Commander es una antena vertical diseñada por Callum McCormick, M0MCX; el cual es un gran experimentador y youtuber. La antena es simple; se trata del mismo concepto del dipolo llamado "bigote de gato" o "Fan Dipole" en inglés, donde tenemos una sola alimentación central y diferentes medidas de cable que forman los dipolos resonantes en diferentes bandas

Dipolo multibanda.

Hay cierta interacción entre los elementos que lo conforman, sobre todo si estos resuenan en frecuencias parecidas, por ejemplo para la banda de 15m y 17m.
La idea de Callum es usar este concepto para una vertical donde hay varios elementos verticales conectados en el mismo punto y todos de 1/4 de onda para la frecuencia de resonancia (con un plus que veremos mas adelante)

Punto de alimentación de la vertical DX-Commander

Click aquí para ver la pagina del producto
Click aqui para bajar el PDF original de la DX-Commander

DX-Commander

En las siguientes imágenes se puede ver como está la antena ensamblada; cada elemento de 1/4 de onda, termina con su cable en un lazo cerrado y se engancha con un elástico que viene del plato superior y de esta forma lo mantiene estirado, incluso durante días de viento. Como los elásticos + las riendas del poste telescópico producen una fuerza que tiende a colapsar los tramos del poste, Callun provee unas abrazaderas con un forro de plástico (manguera de pecera) para evitar que colapse.

El poste de 10m de fibra es uno de los elementos importantes en la DX-Commander

Planos de tierra no sintonizados

Plato (15cm) guía y para sujección de las riendas, nótese la abrazadera.

La antena resuena en todas esas bandas!

Una vista de todos los elementos.

Uno de los aspectos interesantes es que el cable de 40m resuena en 40m y en 15m por ser tercer armónico, pero para que se pueda usar dentro de la banda, se alarga el irradiante de 40m y se vuelve sobre si mismo en la punta, esto baja la curva de roe en 40m pero lo hace mas sobre 15m; si no fuera por esta pequeña carga lineal, no se podría usar sin sintonizador en 15m.

Planos de tierra controversiales

Hay mucha bibliografía al respecto y aún se sigue debatiendo sobre este tema, al parecer no hay nada muy definitivo!. Callum se basa en un estudio de Rudy N6LF
donde realizó la prueba práctica de usar un monopolo (radial en la malla del coaxial), donde obtiene el punto de partida de las demás pruebas.
Luego agregó 4 radiales de 1/4 de onda y obtuvo 1dB
Luego con 8 radiales de 1/4 de onda obtuvo 1.6dB
Con 16 radiales del mismo largo obtuvo 2.2dB
Con 32 radiales del mismo largo obtuvo 2.5dB
y con 64 radiales del mismo largo consiguió 2.6dB
Y ahi vemos que la curva de radiales y ganancia ya se comienza a aplanar, por lo tanto agregar mas radiales no van a mejorar significativamente la ganancia. Ahora bien... Rudy también notó que si cortaba a la mitad estos radiales de 1/4 de onda obtenía algo muy similar a la ganancia de los radiales estirados de 1/4 onda; prácticamente es la misma ganancia con 16 radiales de 1/4 onda o 32 radiales de 1/8 de onda.


Link al PDF de Callum
Link al PDF de Rudy 

Video donde Callum explica lo de los radiales:

 Por este motivo la antena DX-Commander son 6 manojos de 5 cables cada uno para obtener 30 radiales de 3.5m cada uno. Pero tambien pueden ser 20radiales.

 También Callum comenta que muchos radiales pequeños funcionan mejor que menos cantidad pero mas largos; y la cantidad de cobre de cada uno de estos, debería ser 1.5 ondas de largo para la banda mas baja por lo menos. Con 20 radiales de 3.5m tenemos 1.75 ondas para la banda de 40m, y 3.5 ondas de longitud de cobre en radiales para la banda de 20m y etc...

Por ahora suena una antena genial, pero claro... es el inventor y fabricante de un producto comercial!, por que creerle al vendedor!? Bueno, cuando vi este video me gustaron muchos los resultados y esta es una prueba realmente confiable

La antena fue comparada en tiempo real midiendo spots en WSPR conmutando entre la vertical de DX-Commander y una Hustler 6BTV. Los resultados para las bandas en general fueron mejores para la DX-Commander sobre todo en las bandas bajas:

En azul la DX-Commander

Ventajas

• Puede ser usada en estación base o portable con buenos resultados
• Puede ser usada con mucha potencia
• No requiere acoplador de antena
• Buen ancho de banda
• Bajo ángulo de despegue, buena para DX.

 Desventajas

• Poste de 10m de fibra de vidro no es fácil de conseguir o económico (*)
• No es práctica para armar en una cima SOTA o cuando se requiere velocidad de armado (*).
• Necesita por lo menos características de suelo similares a las de un parque, no se recomienda para lugares secos o deserticos donde el suelo tenga poca conductividad

(*) Callum ha hecho nuevas versiones, mas portables y livianas con postes de menos longitud, para las bandas altas.

Simulación en Mmana-gal (version tribanda) 

Aquí dejo los puntos mas importantes del análisis para esta version tribanda. Este análisis lo hice simulando una versión de solamente las 3 bandas que yo uso, se le pueden agregar mas bandas como tiene la original.
Para realizar la simulación me basé en la teoría del diseño, en algunas medidas que da Callum y en la optimización que provee Mmana-gal.

Impedancia y ROE para las tres bandas

Diagrama de campo lejano para 15m

Campo lejano para 20m

Campo lejano para 40m

Curva de ROE para 15m

Curva de ROE para 20m

Curva de ROE para 40m

Este es el archivo que hice simulándola y optimizándola en Mmana-gal, aquí se pueden ver las medidas de cada uno de los cables.

Construcción:

Continuará....

Dipolo rígido para 40m con cargas lineales

Este proyecto comenzó cuando vi que era más económico comprar dos antenas BC2 de marca Eiffel (usadas) que comprar el aluminio para hacer un dipolo de estas características.

Dibujo esquema con las medidas del dipolo acortado.

Los objetivos que establecí fue lograr una antena monobanda y que no tenga complicaciones constructivas, es por eso que después de algunas pruebas descarté el uso de bobinas como elemento de carga y acortamiento ya que para tener un rendimiento aceptable debemos ponerlas al 50% (aprox) de cada rama del dipolo, por otro lado para acortar con un sombrero capacitivo debía necesitar más aluminio, por eso me decidí a acortar usando cargas lineales.

Diseño

Para las cargas lineales se emplearía cable eléctrico de 1.5mm que además de cumplir la función de acortar la antena evita que el dipolo se curve en los extremos por su propio peso, es decir que cumple también una función mecánica. Si UD vive en zona ventosa no dude en usar cable más grueso o mejor aún se puede usar el cable llamado "Copper" que telefónica deja tirado en rollos durante las instalaciones telefónicas, ese alambre soporta muy bien la tracción por el tipo de aleación que lo conforma.
La carga lineal es una línea abierta de 10cm que cumple en este caso la función de acortar la longitud total del dipolo y al mismo tiempo le acomoda la impedancia en el punto de alimentación a casi 50 Ohms. El acortamiento logrado es de aldededor del 37%.

Rendimiento

El rendimiento como todo dipolo acortado es menor que un dipolo de media onda, según lo que se puede observar en la siguiente imagen, la diferencia con un dipolo rígido a la misma altura pero de media onda completa es de menos de 1dB, algo que es imperceptible si tenemos en cuenta que entre cada señal S del S-Meter tenemos 6dB, además tenemos la ventaja de poder orientarlo.

Comparación del plano vertical de dipolos a la misma altura y condiciones de suelo real

La altura y el tipo de suelo cumplen un rol importante en el diseño por eso debemos intentar hacer el último ajuste estando la antena en la posición final, se recomienda a no menos de 15m.
Para el ajuste podemos usar un puente en el extremo de la carga donde va el aislador para la unión con el soporte mecánico, preferentemente nylon de pesca o algun otro similar que tenga resistencia y tratamiento UV.
Además de ese punto podemos jugar con el largo de la misma y esto implica aumentar la impedancia parte resistiva y parte reactiva inductiva. Por eso debemos jugar con ambos valores hasta obtener 1:1 de ROE, el cálculo arroja 300Khz de ancho de banda, cubriría toda la banda de 40m.

Curva de ROE, 7070 como frecuencia central para poder operar en CW y SSB

 
El largo de las dos antenas BC2 es de 6.15m y vamos a necesitar alargarla un poco (50cm por cada rama) y para esto podemos optar por alguno de dos caminos. Uno es alargar con cable desde el punto de alimentación, esto implica alargar el soporte del dipolo para sujetar el aluminio correctamente. La otra opción es consiguiendo aluminio del diámetro correcto para sumarle lo que falta y esto nos permite tener un soporte central de 1.5m solamente.

Click aquí para descargar el archivo de diseño de Mmana-gal.

BALUN

Como se trata de una antena dipolo debemos usar un BALUN, como la impedancia en el punto de alimentación es prácticamente 50 Ohms éste debería ser 1:1 y nos va a servir para evitar las corrientes de modo común (corriente por malla).
El estudio de G3TXQ sobre los choke BALUN es excelente, por lo tanto tenemos en cuenta esta tabla para analizar las opciones en 7MHz.

Impedancia con diferentes choke BALUN

La opción cara: bobinar 17 espiras de RG-58 en un toroide de ferrite de 2.4" Mix 43.
La opción económica: bobinar 25 espiras de RG-58 con un diámetro de 10.7cm, una opción puede ser un tubo de PVC 110mm o una botella de gaseosa (vacía XD).

Será por esto que también se llaman "Ugly BALUN"? Foto de M0JCQ

Construcción

Continuará... :-)

Mejorando la Yagi VHF portable

Esta es la mejora para poder armar mas rápido y de manera tal que sea mas seguro el contacto de los conductores del cable coaxil con cada unas de las ramas del dipolo irrandiante en la Yagi que fue diseñada hace varios meses atrás (click aqui para ver el artículo anterior). El objetivo es poder armarla en alrededor de 1 minuto y sin que haga falta sacarse los guantes en caso de que sea una situacion de frío en la montaña.

Las trabas exéntricas en la posición liberada

Se colocan los segmentos de aluminio

Al quedar trabados se debe verificar que los aluminios se encuentren en su lugar

En esta posición se presionan los segmentos de aluminio contra los cables del coaxil

Vertical portable multibanda

Luego de la activación SOTA en Paramillos LUM/PC-004, donde un viento fuerte rompió uno de los últimos tramos del poste telescópico empecé a buscar alguna alternativa vertical para usar en las cimas. Por suerte pude reparar el poste de fibra de Dx-Wire "Midi" con un poco de cinta.

Hasta ahora estaba usando una antena End Fed Half Wave con un acoplador sintonizado hecho por mi; luego cambié de circuito por uno mas versátil planteado aquí por KX0R George. Y un dipolo multibanda llamado dipolo encadenado, sintonizado para 40, 20 y 15m.

Dipolo encadenado, la EFHW tambien en V invertida.

Luego de probar este nuevo sintonizador para hilo largo en la cumbre del Capén Chango junto al maestro LU2MGQ, pude ver que realmente tiene un buen rango de adaptación de impedancias, incluso muy bajas; ideal para experimentar una vertical!

Hice varios ensayos con Mmana-Gal y leyendo en el foro de sota sobre la famosa vertical tribanda de QRP Guys pensé que sería bueno experimentarla. Al igual que los reportes y cambios que se sugieren en el foro con Mmana-Gal encontré que es mejor utilizar pocos radiales elevados y sintonizados en vez de pocos radiales de una medida fija y a nivel del suelo.

El dipolo encadenado ahora son dos radiales sintonizados

Las antenas verticales son muy dependientes de las características del suelo y al usarla portable y en las activaciones SOTA es necesario usar siempre un sintonizador para ajustar posibles cambios de impedancia de una cima a la otra.
Otra ventaja es que este diseño usa un dipolo encadenado para formar los radiales sintonizados a 1/4 de onda para cada radial.

Usé un largo de cable para formar la vertical y traté de sintonizarlo pero la reactancia capacitiva en 40m es muy alta y no podía cancelarla con el sintonizador asi que le agregué una bobina que me permitió ajustarla sin problemas; la misma es de alrededor de 17uH.

Para las bandas de 20 y 15m pude ajustar sin ayuda de bobinas por eso el circuito quedó asi:

El switch corticircuita la bobina para las bandas altas

La perfomance fue bastante buena a pesar de estar acortada. Es importante que los radiales esten alejados del suelo por lo menos algunos 30 o 40cm.

El centro de dipolo (naranja) lo dejé pero los cables solo se conectan al punto de tierra del sintonizador (rojo)

Yagi 3 Elementos para uso portable

Estos son los planos de una Yagi que diseñé para ser usada de manera portable durante una activación SOTA. Eso no implica que se pueda usar en otras aplicaciones portables ya que ademas permite armarla y desarmarla relativamente rápido.

Diseño

Para diseñarla usé un programa gratuito llamado MMana-Gal, que usa como motor el famoso simulador de EZNec. Teniendo en cuenta los materiales que podría conseguir por aquí.

El boom es un caño de marca Tubelectric de PVC de 20mm, normalmente usado en las instalaciones eléctricas. Para los elementos diseñé las piezas para imprimirlas 3D en plástico, pero se puede utilizar cualquier otro componente que permita deslizar las varillas para armarla y desarmarla en el caso de que se pretenda un uso portable como el mío.

LU9MZO Usando la Yagi desde el co Colorado de Cacheuta

Los elementos que forman la Yagi son varillas de 3mm de aluminio usadas como aporte de soldadura. No son muy económicas, pero son ideales por lo livianas y la resistencia mecánica de las mismas.

Alimentación

Al tratarse de una Yagi OWA, se puede alimentar directamente en el punto central sin adaptación gamma y sin balun por una cuestión de simpleza al armado y desarmado. La disposición de los elementos parásitos y su longitud hace que la impedancia en el punto de alimentación sea de 50 Ohms.
El contacto eléctrico con el cable coaxil se logra por fricción entre el elemento irradiante que tiene un chanfle y roza contra el conductor que entra desde afuera por un orificio pequeño.

Contacto sin soldaduras

Medidas

Las medidas son:

Longitud del director: 89.5 cm

Longitud del Irradiante: 99.4 cm

Longitud del Reflector: 100.6 cm

Distancia entre Reflector/Irradiante: 60.7 cm

Distancia entre Reflector/Director: 87.5 cm

(Dejar 15 o 20cm de boom para sujetarla con la mano y poder almacenar dentro los elementos cuando está desarmada)

Análisis

El análisis teórico arrojó muy buenos resultados!. Se hizo para polarización horizontal. Usando tierra real y altura de 2m sobre la misma.

El efecto del suelo deforma el lóbulo hacia arriba

ROE Mínima en 146.520 MHz pero se puede usar en toda la banda

Ganancia y Frente/Espalda

Obtenemos una antena con las medidas justas para emplear las varillas de aluminio y si bien la ganancia es de 12.5dB y con un frente espalda de 24dB para la frecuencia calculada.

Uso portable

Uno de los primeros en experimentar el uso en la montaña fue Juan Manuel LU4MJM; luego también Diego LU9MZO y en mi caso en mas de 15 oportunidades; siempre con buenos resultados. Por las dudas siempre trato de verificar contra una rpt el contacto de los elementos, en TX y RX; también pido reportes con cambios cortos al principio y estoy atento a la temperatura del handie. Si bien es una antena muy liviana puede comenzar a cansar el brazo luego de varios minutos extendido, por ese motivo llevo también un poco de cuerda para sujetarla a los bastones o a algún otro soporte

LU9MZO en la zona de la cordillera principal

Con los elementos dentro del tubo, no ocupan mucho lugar!

Usando un poste que sostiene una EFHW para 40m como apoyo en la cima del Co Capén Chango.
Ver mas info en www.sota-argentina.com.ar