La antena Random Wire

Francisco Gonzalez, Ti2LX

6/15/20247 min read

¿Tienes suficiente espacio para instalar antenas? ¿O simplemente buscas una antena para QRP? te ofrecemos una buena opción multibanda.

La antena Random Wire, a veces mal llamada antena "Long Wire", se muestra en la figura 1. Se trata de un conductor de una longitud grande y aleatoria cualquiera, alimentada en uno de sus extremos.

Una aclaración importante, una antena de cable largo o long wire, requiere que su tamaño sea de varias longitudes de onda, mientras que en la antena Random Wire la longitud del elemento superior puede ser de cualquier tamaño, a condición de que cumpla dos pequeños requisitos:

1. La primera condición que debe reunir es que la longitud que se elija debe ser al menos ¼ longitud de onda de la frecuencia más baja de operación. Esto implica que entre más largo sea el cable de la antena, más bandas podrá operar.

2. Segundo, a ninguna frecuencia de operación se debe cumplir que la longitud sea igual a ½ longitud de onda de esa frecuencia.

3. Al contrario de la antena Long Wire que generalmente está terminada en una resistencia de carga que elimina las reflexiones, la Random Wire no la tiene. Es decir, en la punta contraria a la que se alimenta la potencia, hay un resistor en la antena Long Wire. En la antena Random Wire no hay tal resistencia de carga, el cable simplemente se cuelga por el extremo en un árbol u otra estructura.

Ahora, ¿a qué se deben estos requisitos? la eficiencia de un dipolo de ¼ de onda es del orden de 95% respecto a un dipolo de ½ onda, de manera que incluso operando la antena Random Wire con una longitud de ¼ de longitud de onda, en la frecuencia más baja de operación, estaríamos en condiciones de eficiencia aceptables para operación provisional en el campo.

Pero desde luego la idea del Random Wire es utilizar el cable tan largo como sea posible, no necesariamente a ¼ de onda, sino idealmente múltiplos de ¼ de onda. Pero, debes tener cuidado, porque hay algunas longitudes que se deben evitar. Es aquí donde vamos al porqué del segundo requisito.

Cuando el cable es exactamente ½ longitud de onda, la impedancia en el extremo es tan alta, que resulta muy difícil para los Acopladores de Antena o Antena Tuners comunes, lograr el acople. Conforme la longitud se aleja de ½ de onda, la impedancia comienza a bajar, por ello se trata de evitar los múltiplos de ½ onda.

Entonces resulta complicado en la práctica, dar con una longitud adecuada, porque habría que evaluar la fórmula para ½ longitud de onda para cada frecuencia de operación, calcular sus múltiplos y verificar que no coincida ninguno con la longitud que queremos utilizar.

Bueno, para nuestra tranquilidad, ya a alguien se le ocurrió una solución excelente y muy simple. Peter Miles, VK6YSF, ha planteado en su artículo sobre esta antena, que como hay que seleccionar la longitud de la antena de modo que se eviten aquellas que sean múltiplos de ½ longitud de onda de las frecuencias de operación. Una solución es hacer un gráfico con esas longitudes donde se produce esa condición que no queremos, señalarlas con puntos en el gráfico y buscar una en donde no haya puntos. Así sugiere un gráfico similar al que hemos construido nosotros en la figura 2.

Los puntos de colores representan longitudes en las que la frecuencia coincide con ½ longitud de onda, de manera que la idea, como se ha citado, es buscar longitudes en las que no se toca ningún punto. Las líneas rojas de rayas horizontales representan algunas opciones. Note que 19 m satisface perfectamente esa condición. Lo mismo que 50.5 m, 75 m y 85 m. Pero no así 35 m. Ya que, si escogemos una longitud de 35 m, la antena será muy difícil de sintonizar en 15 y 12 m con el antenna tuner, porque en esa longitud la línea cae en un múltiplo de ½ longitud de onda para 21 y 25 MHz. Por esta razón, 35 m no es una buena elección para la longitud de la antena y se marca como NO OK en el gráfico. Contrario a 19 m, 50.5 m, 75 m y 85 m que se marcan con OK porque son valores apropiados para la longitud de la antena.

Desde luego uno puede escoger cualquier otra longitud, siempre que no toque ninguno de los puntos. ¿Qué pasa si no toca el punto pero queda cerca? Probablemente en la banda de esa frecuencia la antena será más difícil de tunear. Porque desde luego, la antena Random Wire necesita un Antenna Tuner para operar con valores bajos de Ondas Estacionarias o VSWR. Pero eso no es un problema en absoluto, como ya hemos analizado en el capítulo dedicado a los Antenna Tuner.

A modo de ejemplo, hemos incluido en la figura 3, los patrones de irradiación para una longitud de 50.5 m generados por Mmana Gal. Note que las ganancias están en dBi, no en dB respecto a un dipolo.

¿Cómo alimentar la potencia?

En esta antena existen varias opciones para alimentar la potencia. Desde luego todas parten de alimentación en el extremo, esa es la idea.

Método 1

Una propuesta, que se muestra en la figura 4, es alimentar directamente la antena al antenna tuner en la entrada que generalmente se denomina WIRE. Note que la conexión de tierra en el Antenna Tuner tiene dos cables, uno que va conectado a tierra física, mediante una barilla enterrada. Y otro cable que hemos denominado Cable de counterpoise, contrapeso de tierra, o contra-antena.

El contrapeso de tierra es simplemente un cable tendido sobre el suelo, con una longitud de al menos ¼ de onda a la frecuencia más baja de operación. Por ejemplo, si la banda más baja en la que vamos a operar es 40 m, entonces el cable de counterpoise debe ser del al menos 10 m de longitud. El contrapeso de tierra tiene la función de balancear electrónicamente la antena. La forma como esto se produce es la siguiente. El cable de counterpoise forma un condensador contra el suelo, al estar por encima de este. Esto genera que las corrientes a lo largo del mismo se distribuyan uniformemente.

Estas dos conexiones, son sumamente importantes para que la antena funcione adecuadamente. Deben existir ambos cables. Esta antena "debe" estar conectada a tierra.

Método 2

La figura 1 muestra una opción de conexión de la antena que ofrece la ventaja de separar la antena del equipo transmisor. En esta configuración se emplea un balún 9 a 1, (indicado por la letra P en dicha figura) para bajar la impedancia de entrada y pasar a cable coaxial. Seguidamente se instala un balún 1 a 1 en choke de RF, (señalado por la letra Q) cuya función es eliminar cualquier posible rastro de RF que vaya por la parte externa del coaxial hacia el radio.

En la figura 1 se ilustra el caso para instalación en la casa, y por ello K representa un interruptor para poner a tierra la antena en caso de tormenta eléctrica. La figura 5 muestra una implementación de esta opción. El balún 9:1 se construye con un toroide y se acomoda en una sección de tubo de PVC con dos tapones. Sobre este tipo de balún se puede leer en el capítulo correspondiente a los baluns.

Notas finales

Esta antena es idónea para trabajos QRP. Note que la aplicación de potencias altas conlleva riesgos y otras consideraciones que no hemos realizado en este artículo. De manera tal como se ofrecen los datos se asume la antena para operar en bajas potencias menores a 50 watts, especialmente en FT8 por ejemplo. Hemos realizado varias pruebas con éxito de la antena en la segunda configuración descrita (Figura 1 y Figura 5), con una longitud de 50 m. Hemos podido realizar varios comunicados en la banda de 80m sin ningún problema. Como es el caso de K0RKS contactado con esta antena a 3365.9 km de distancia con 10 watts en 80 m el 27 de Marzo de 2019.