QFH Dual Band por EA1PA
Septiembre 2021
Introducción
El amigo Salva EA1PA presenta el siguiente artículo para proponer, describir y comentar su experiencia con una nueva alternativa de antena omnidireccional bibanda tipo QFH (“quadrifilar helicoidal”). Este tipo de antena ya ha sido objeto de estudio en artículos anteriores publicados y ahora pretende dar un giro de tuerca adicional para presentar una variante de características mejoradas, o al menos algo diferentes, que pueden resultar interesantes para ciertas instalaciones.
Personalmente la tengo instalada en mi estación Satnogs, y aunque el rendimiento es ligeramente inferior a las versiones QFH monobanda, es una buena opción para quien sólo disponga de una bajada y necesite una antena VHF/UHF para trabajar satélites.
Descripción
El concepto de la antena es sencillo, simplemente unir dos antenas QFH, una resonante en la banda VHF y la otra en UHF sobre el mismo punto de alimentación. La cruceta superior, formada por varillas roscadas, es común y está conectada al cable coaxial, de igual manera que si fuese una QFH monobanda. Las hélices, fabricadas a partir de pletinas de aluminio conformadas, nacen en los diámetros que corresponden de la cruceta superior, y mueren en las varillas roscadas inferiores, tal y como correspondería para las versiones monobanda.
El concepto de fabricación, los detalles constructivos, los materiales empleados, la forma de conexionado, el ajuste mediante las varillas roscadas, … es idéntico a una QFH monobanda y se encuentra bien descrito en el apartado Antena QFH de esta misma web.
El resultado final es una antena compacta y estilizada, que en ocasiones “hipnotiza” por sus numerosas líneas helicoidales, donde la parte de UHF se dispone en el interior de la de VHF por lo que su inclusión no supone un aumento de tamaño.
Para definir la geometría y dimensiones del nuevo diseño con dos antenas QFH se ha utilizado la conocida herramienta “QFH calculator” que se encuentra en la ya famosa página web http://jcoppens.com/ant/qfh/calc.php.
Se han considerado por separado una frecuencia de diseño de 145.700MHz y de 435.300MHz con una relación ancho/alto de 0.44 para ambos casos (menor que el ratio considerado por Juan Carlos, creo recordar que rondaba 0.5).
Dimensiones
Con esta configuración conseguimos:
Una antena bibanda resonante en las bandas de 145 y 435Mhz.
Polarización circular, que para elevaciones bajas pasa a ser prácticamente horizontal.
Un único punto de alimentación en la parte superior. De igual forma que la versión monobanda, RHCP o LHCP según preferencias y sentido de conexionado de los brazos superiores.
Una bajada de cable coaxial sin necesidad de duplexor ya que la señal de ambas bandas está mezclada. Se integra un choque de cable enrollando el coaxial sobre el propio mástil justo después del punto de conexión.
Relación ancho vs. alto de 0.44 que permite aprovechar mejor las elevaciones medias y bajas en detrimento de las más altas, que es donde justamente más rendimiento presenta.
Ajuste, resultados y conclusiones
Como cualquier otra antena autoconstruida, hay que ajustarla para que resuene aproximadamente donde toca. Una cosa son las medidas teóricas y otra los valores reales y prácticos finales a los que llegamos basándonos en las lecturas obtenidas con el instrumento de medición. Afortunadamente este tipo de antena tiene la posibilidad de ajustarse, en ambas bandas, a través de las varillas roscadas y tuercas de los brazos, tanto superiores como inferiores.
En mi caso, partiendo de la geometría extraída de la calculadora de “jcoppens”, tuve que reducir las dimensiones ligeramente ya que en el primer intento la antena resultaba “larga” en las dos bandas. Tras modificar los diámetros, unos 10mm menos para VHF y 5mm para UHF en radio, alcancé el siguiente escenario:
Standing wave ratio SWR (ROE en Español)
VHF: mínimo 1:1.2
UHF: mínimo 1:1.0
Con la antena ya ajustada el siguiente paso fue comenzar con la etapa de pruebas de campo bajo diferentes condiciones y a lo largo de bastantes pases. Las sensaciones globales percibidas fueron bastante buenas:
Rendimiento en VHF comparable a la versión QFH monobanda. Señales estables y con QSB reducido. Muy satisfecho y me da la impresión que la nueva relación ancho/alto de 0.44 es más propicia para mis preferencias.
Creo que el rendimiento en UHF es un poco inferior a la versión monobanda. En líneas generales me da la sensación que el fading está más presente y en ocasiones es muy acusado recordándome a una antena de polarización lineal, pero depende del pase y del satélite. Quizás existe algún tipo de interacción con las pletinas de VHF, hay que estudiarlo mejor y simularlo en el ordenador. Sospecho que hay algo diferente con respecto al comportamiento de la QFH monobanda, sin embargo, estoy también igualmente satisfecho con el comportamiento global VHF + UHF, y tanto para RX como en TX.
Opino que es una antena ideal para RX general de amplio rango para montar en una estación desatendida tipo “SatNogs”. Sería recomendable emparejarla con un previo de recepción de banda ancha (realmente efectivo en entornos poco ruidosos lejos de inhibidores). La recepción de telemetría y datos es bastante buena.
Como cualquier otra antena QFH presenta una relación señal-ruido bastante favorable y pobre rendimiento para elevaciones bajas y comunicaciones terrestres.
Se trata de una antena compacta ya que con el volumen que ocupa la versión de VHF monobanda tenemos una antena bibanda de más rango sin necesidad de duplexor. Cuestiones que pueden ser interesantes para una instalación sencilla en una ubicación con un espacio disponible limitado. Si esto último no es problema, una configuración con dos QFHs monobanda independientes colocadas sobre un brazo doble con sus respectivos previos, es una solución más elegante, optimizada y “resultona”.
Espero que el texto os sirva de ayuda y guía si os estáis planteando antenas de esta naturaleza y os animo encarecidamente a consultar otras fuentes para profundizar sobre el tema y barajar otras opciones. Soy uno más, encantado de compartir mis experiencias con todos los lectores, que humildemente participa y aporta con su granito de arena a la comunidad. Este aspecto lo considero como otra faceta de la radio que me gratifica personalmente. Espero y deseo que este empeño sea duradero a lo largo de mis años como radioaficionado.
Saludos de EA1PA - Salva