SIGMÁTICA ANTENAS

La antena subterránea (sigmática)

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Antenas subterráneas.

(Mal llamada, “la difunta”)

Hace muchos, muchos años me envolví en un proyecto de antenas muy singular. Lo hice por dos razones, la primera porque veía el proyecto ridículo y quería estar seguro de que era una realidad o un mito y el segundo, el más importante porque quería ayudar a una querida amiga a poder tener una antena en su reducido patio en una de esas urbanizaciones residenciales de “alto copete” donde no se permite nada.

Esta antena es algo rara y especial pues alegadamente funciona debajo de la tierra. Se dice que es usada por rusos y norte americanos para comunicaciones tácticas.

Como hay un refrán que dice… “nada es nuevo bajo el sol”, me afané en el proyecto y modifique el dicho a… “nada es imposible bajo la tierra”. El tema de las antenas bajo tierra data de hace muchos años pero nunca se desarrolló debido a que era tan inverosímil que nadie dedico tiempo a desarrollarlas.

LOS COMIENZOS…

El primero en relacionar la reacción de una antena a la tierra fue el croata, Nicolás Tesla. Este, desde los años 1893 en una conferencia en Philadelphia, discutió varios principios que se ilustraron con diagramas y se podría decir que ese fue el verdadero nacimiento de la radiodifusión.

Después llego Marconi que al patentar varios de sus descubrimientos, lanzó una serie de batallas legales en contra de Telsa que acusaba a Marconi de usar sus patentes. Esa batalla duró más de medio siglo y al final Marconi ganó la batalla aunque Telsa insistía que sus ideas y esquemáticos habían sido robados de la oficina de patentes.

Usando los principios de Telsa, comenzaron los experimentos con antenas subterráneas para los años 1910-12 cuando James Harris instaló el primer sistema subterráneo de antena debajo del agua. Durante la primera Guerra Mundial uso el sistema y fue capaz de enviar y recibir señales a distancia. En esos experimentos se notó que se eliminaban los ruidos de estática y la recepción era sin interferencias. Años después, para los años 20, llegó H.H. Beverage con su antena que operaba muy cerca de la superficie de la tierra con una onda transversal magnética que se adaptaba para la recepción a lo largo del paso del alambre de su antena. Esta fue la primera vez que se habló de ondas viajeras.

EN LA DÉCADA DE LOS AÑOS 50…

Después de finalizada la Segunda Guerra Mundial las antenas subterráneas o cercanas a la tierra se convirtieron en una curiosidad aunque se conocían las comunicaciones de submarinos usando VLF que aun en nuestros tiempos se siguen usando.

Al comenzar el desarrollo de las técnicas de misiles, todos se preguntaban, como podría subsistir un sistema de comunicaciones a los efectos de un bombardeo nuclear que sería indispensable en comunicaciones tácticas militares.

LO ULTIMO EN ANTENAS SUBTERRÁNEAS…

Al parecer no todos han tomado en serio el asunto de las antenas subterráneas de las que hablamos ahora. Unos han creído que se trataba de bromas del día de los inocentes de aquellas historietas que leíamos en la ya extinta “Revista EUREKA” (ahora es digitalizada). Pero la verdad es que esto no es una broma, la antena subterránea es una realidad. En su comienzo todos creíamos que el instalar una antena próxima a la tierra, era perder el tiempo. Los experimentos comprobaron que estábamos errados, con el tiempo se descubrió que los famosos misiles “Minuteman” eran guiados por un sistema de antenas subterráneas que se colocaban en inmensas bóvedas bajo tierra.

Se ha comprobado luego de poner a prueba una antena para radioaficionados que las ventajas y características de este tipo de radiador se pueden resumir como sigue:

1 – Ausencia de pérdidas –
2 – Señal constante –
3 – Amplificación de la señal por reflexión –
4 – No necesita condiciones de propagación –
5 – No recibe ruidos (QRM-QRN).
6 – Ganancia de 10 dB –
7 – No es atacada por condiciones climáticas –
8 – No necesita mástiles u otro sostén –
9 – Opera en todas las bandas 10-15-17-20-40 y 80 metros –
10 – Impedancia de 300 ohm (o 50 ohm con balun).
11 – Fácil de construir.
Esta antena a diferencia con las antenas convencionales se instala abajo tierra y utiliza como forma de rebote la “magna” de la tierra, ésta, al estar en estado de función constante, facilita el rebote y la amplificación de la señal transmitida, por consiguiente la señal recibida se comporta de la misma manera. Por otro lado el “magna” no posee periodos de cambio, se mantiene siempre constante a diferencia de la ionosfera utilizada por las antenas convencionales, por lo que esta forma de transmisión/recepción n se afecta por la propagación.

Antena completa antes de enterrarla
CONSTRUCCIÓN…

Las bobinas de carga (3 iguales) se fabrican usando tubos PVC de ¼” diámetro donde se enrollan 8 vueltas de alambre de cobre de .04” (1 mm). En cada extremo se deja un espacio para soldar los tramos de antena. Las bobinas se pueden proteger usando cinta aislante o una buena capa de barniz protector.
Las bobinas listas deben tener un largo de no más de 8” (25cm).
Corte de los elementos: Tome las varillas tubulares de ¼” de diámetro y córtelos en tramos de 3.07’ (93.75 cm), seis en total. (si lo desea puede usar alambre de cobre esmaltado).
Ensamblaje final: se toma unos de los tramos de 3.07’ y se suelda en un extremo una bobina de carga y en el extremo libre de esta se suelda otro tramo de 3.07’ y así se concluye unos de los tramos de la antena (fabricar tres iguales). Luego con los tres tramos completados,forme un triángulo que por cada lado queda de 6.23’ (1.90 metros). En solo dos puntos extremos de este aplicar soldadura, de este modo queda formado él triangulo con un extremo abieto. Todo este triángulo se introduce en la manguera plástica de más de ¼” de diámetro interior para que quepan fácilmente las bobinas, o mejor todavía, se prepara una forma de tubo PVC de un diámetro que permita acomodar las bobinas sin dificultad. Si usa PVC se recomienda que use alambre de cobre en vez de las varillas.
En el extremo abierto se suelda la cinta plana de 300 ohm de impedancia que sirve para cargar la antena, se debe tener cuidado de no separar demasiado los extremos de los elementos ni de pelar mucho la cinta plana de 300 ohm para evitar variar la impedancia característica de la cinta. En donde se soldó la cinta y quedan los extremos de la manguera se sella con brea u otro material sellador, con el fin de conseguir una unidad hermética para evitar la humedad.
NOTA: Si desea, puede añadir una “chimenea” en el lado opuesto a la salida (ver foto) para ventilación y eliminación de humedad que se pueda generar dentro del tubo.

Diagrama detallado…

INSTALACIÓN

En terreno que no sea ni muy seco, ni muy húmedo, cavar un pozo, en lo posible lejos de alguna descarga a tierra, el mismo se debe ser de una dimensión que acomode la antena sin dificultad y de 2 a 3 pies de profundidad. Coloque todo el conjunto de antena dentro y luego tape bien todo el pozo apisonando la tierra, (tenga cuidado de que queden afuera los extremos de la cinta plana de 300 ohm. De esta forma queda concluido el trabajo. (Vea foto).

En los equipos que funcionan con impedancias de 300 ohm se conecta directamente al mismo. Si se prefiere usar una línea de coaxial de 50 ohm hasta el transceptor, es necesario colocar un balun de 300 ohm a 50 ohm, el cual se puede instalar sobre un soporte o estaca en el lugar donde se colocó la antena, de este adaptador sale la línea coaxial RG8 o RG 58 de 50 ohm que va al transceptor.

LISTA DE MATERIALES…

16’ de varilla de cobre de .39” de diámetro (más o menos). Se puede usar alambre de cobre en vez de las varillas.
7’ de cable de cobre de .04” de diámetro (para las bobinas)
3 trozos o niples de PVC de 8” de largo.
6-7’ de cinta plana de 300 ohm y balun de 300 a 50 ohn si se desea usar coaxial.
16’ o más de manguera plástica flexible de un diámetro que acepte con facilidad del grueso de las bobinas de carga.
Cinta aislante (tape negro) y material para sellar.

UNA ANÉCDOTA…

Luego de construida la antena y ajustada usando un “antenna tuner” apropiado, coordinamos un “schedule” con una estación de Venezuela que fue la que nos animó a construir la antena. Acordamos a las 4:00 PM. Llegó la hora acordada, prendimos el radio y se comportó como si no tuviera la antena conectada. No había QRM o QRN de ninguna clase. Revisamos la línea de transmisión y la conexión al radio y todo parecía estar bien pero el radio que estaba sintonizado a la frecuencia asignada seguía “sordo”. ¡Perdimos el tiempo, comentamos! Nos quedamos en el “shack” algo decepcionados. Paso el tiempo y llego la hora acordada; para sorpresa nuestra escuchamos una señal de 5-9+20 llamando, era nuestro amigo de Venezuela y logramos un QSO excelente. Comprobamos que la antena subterránea verdaderamente elimina toda interferencia causada por ruidos producidos por el hombre o la atmósfera.

 

TNX a KP4BORICUA.ORG por la Info