Yagi portátil para satélite

He construido una antena yagi de 5 elementos para 435 MHz con el fin de recibir satélites. Después de leer y reflexionar sobre el tema llegué a la conclusión de que lo importante no es dar con un diseño concreto de medidas y espaciados precisos: esto está más que inventado, se puede simular bastante bien y optimizar mediante programas como MMANA o similares, y además la ganancia no cambia “tanto” con pequeñas variaciones en las medidas. Podemos adoptar un diseño de internet medianamente probado. Lo que es fundamental es resolver la alimentación. Éstas son las formas más extendidas de hacerlo:

  • Gamma match. Tiene la ventaja de que el dipolo puede ir conectado a masa. Mecánicamente me resultaba un poco engorroso, por las diferentes piezas necesarias.
  • Balun con línea de media onda. Me gustaba bastante ya que no requiere ningún material raro, pero tiene el inconveniente de que requiere partir el dipolo por la mitad. Además transforma la impedancia en una relación de 1 a 4.
  • Alimentación en plan “cutre” a mitad del dipolo, con un conductor del coaxial para cada lado. Al menos habría que poner un choque con arrollamientos de coaxial (ver foto) para evitar que circule corriente por la cara externa del cable y por tanto que todo el cable radie, afecte a la impedancia y distorsione el diagrama de radiación. Tras un primer experimento en 145, tampoco me gustó para el diseño de 435.

choque de coaxial tras la alimentación

Seguí buscando y di con la web del colega Kent Britain WA5VJB. Tiene un excelente documento colgado en la red con el título “Cheap Antennas for the AMSAT LEO’s”, donde explica las prestaciones de la antena en sí misma y en relación a lo requerido para comunicaciones por satélites de órbita baja. Siendo todo el texto muy interesante, lo que más me llamó la atención fue su idea para alimentar el dipolo sin necesidad de cortar las dos ramas ni de instalar elementos ni materiales raros. Utiliza un dipolo doblado, en forma de J, al que suelda directamente el coaxial, con la malla al punto medio y el vivo al otro extremo que vuelve por encima. Esto se ve mejor en las fotos:

antena yagi de 5 elementos para 435 MHz

alimentación estilo WA5VJB
Los materiales para fabricarla son realmente sencillos: el boom es un simple listón de madera de balsa, los elementos alambre de cobre esmaltado de 1 mm de diámetro y el coaxial soldado directamente. Como los elementos se sujetan al boom mediante gomas elásticas, es inmediato desmontar la antena y transportarla por ejemplo en un tubo portaplanos, de venta en papelerías. El peso es así mismo ligerísimo, y la mano no se cansa por sostenerla en el aire unos minutos.

La antena la he construido siguiendo las medidas originales de WA5VJB, que son las siguientes:

Medidas de la yagi para 435 MHz

 ReflectorDipoloDirector 1Director 2Director 3
Espaciado02,5” (63,5)5,25” (133,4)12” (304,8)18,5” (469,9)
Longitud13,5” (342,9)13” (330,2)12,5” (317,5)12,25” (311,2)11,75” (298,5)

Entre paréntesis las dimensiones en milímetros.

La ROE es bastante baja pero todavía podría mejorarse un poco. Lo cierto es que al usar elementos más delgados la longitud debería cambiar ligeramente. En cualquier caso hablamos ya de mejoras mínimas. El objetivo de esta antena era, como dije al principio, trabajar satélites LEO, tales como AO-51, AO-27, SO-50 e ISS que trabajan en FM, y FO-29 y VO-52 que tienen transpondedores lineales. También se puede emplear para recibir las balizas de cubesats como el CO-66 y CO-58, entre otros. El resultado es, definitivamente, bueno. El criterio en que me baso es la comparación con una antena omnidireccional telescópica marca Diamond modelo RH-77. Es una magnífica antena que, recogida, se puede llevar en un bolsillo, y extendida, con sus 93 cm, tienen un excelente rendimiento. Evidentemente no me iba a tomar todo el trabajo de construir una yagi de 5 elementos para que rindiese peor que la omni, y tras las pruebas puedo decir que ha merecido la pena. He probado a escuchar el FO-29 y la baliza del CO-58 en cw con el FT-817 y las dos antenas conectadas a la vez: la omni directamente al BNC frontal y la directiva al PL trasero. Con un toque el dial se le ordena al equipo conmutar entre una entrada u otra, y la directiva siempre recibió mejor. Hay que tener también en cuenta que estaba utilizando dos metros de cable RG58 que causan una pérdida de casi 1 dB. Con la directiva se pueden escuchar señales de SSB en el FO-29 con absoluta claridad: si bien no mueven el s-meter del FT-817, la inteligibilidad es perfecta. Con el AO-51 también se reciben muy buenas señales, mejores que con la omni. Con ésta lo recibía realmente bien sólo en elevaciones altas.

Este diseño es sólo un experimento. La construcción mecánica no termina de convencerme. El sistema de las gomas elásticas no es tan práctico y además el alambre, aunque es lo bastante rígido como para no doblarse por su propio peso, tiende a deformarse y torcerse. Además, el elemento excitado resulta un poco delicado una vez desmontado. El boom de madera de balsa me sigue gustando pero sustituiría la sujeción por fichas eléctricas atornilladas. También sería preferible usar alambre de 1,2 o 1,5 mm en lugar de 1 mm. Por último, creo que el dipolo se podría montar de forma fija sobre un conector BNC y poder desconectarlo del cable.

Otras posibles mejoras serían montar sobre el mismo boom una antena cruzada para 145 MHz. Con unas medidas y cálculos precisos de las impedancias y longitues de los cables sería posible conectar en paralelo ambas antenas sobre el mismo boom, haciendo así una especie de duplexor incorporado. Esto lo hacen algunos modelos de yagi bibanda que se pueden encontrar en el comercio.