Antenas verticales: J-Pole

noviembre 17, 2024

La antena J-Pole es una antena vertical de 3/4 λ cuya adaptación de impedancias se realiza con segundo elemento de 1/4 λ

Su diagrama de radiación horizontal es onmidireccional (circular) mientras que el vertival presenta dos lóbulos uno e 0º y otro mayor sobre los 45º lo cual hace pensar que es una buena antena para cuando queremos emitir o revibir señales espaciales.

A la hora de elegir una antena vertical es interesante saber que diagrama de radiación es el que queremos. Para comunicaciones terrestres la 5/8 es la que presenta mas ventajas, por contra para satélites 3/4. Fuente: Understanding the 5/8 wave antenna

Un caso práctico: J-Pole para 145 MHz

Se decide hacer un prototipo para 145 MHz con el fin de resolver los problemas prácticos, y si funcionaba hacer un par de extensiones para que trabajara en 137,5 para los satélites LoRa de esta banda.

Esquema de una antena J-Pole

Resultado de J-Pole calculator para 145 MHz (2m)

La base se resolvió con una T de PVC de 32cm que es el diámetro del mástil que se dispone
Los radiantes se hacen con varilla roscada de zinc de 5mm (tienen mayor robustez que la de 4mm y no resultan pesadas) dado que las uniones que hay disponibles son de 5mm, basta con 2 de 1m.
La fijación a la T es con un tornillo+cable de unión de radiantes (un puente con dos conectores de 5mm de diametro interior) + unión+ radiador
Dos roscas con arandelas permiten ajustar la alimentación que de forma provisional se decide hacer con conectores. (Todo el material es de L&M y no llega a 5€)

Aspecto de la antena antes de izarla, seguramente necesita al menos un separador en el extremo del radiador menor (adapta impedancias)

Carta de Smith

Reactancia

Impedancia

SWR

Dado que en principio no se va a utilizar para TX y tampoco se tiene claro la frecuencia de trabajo no se ha ajustado la impedancia.

La sintonización se puede realizar ajustando la longitud del trozo de onda de 1/4 y la posición del punto de alimentación. Para aumentar la frecuencia de resonancia, acorte el trozo de 1/4 de onda. Para reducir la frecuencia de resonancia, alargue el trozo de 1/4 de onda.

Se recomienda utilizar algún tipo choke de RF e n el coaxial de alimentación:

Son suficientes tres vueltas (para 145 MHz) del cable coaxial alrededor de un formador de 40 mm (tubo de PVC, etc.), o pegarlo con cinta adhesiva y colgarlo libremente. Cinco vueltas, 6 cm de diámetro para 70 MHz.
Se pueden usar uno o dos clips de ferrita para VHF.

Al igual que con cualquier antena de alimentación balanceada, un choque de RF ayudará a evitar que la malla trenzada del cable coaxial irradie y se convierta en parte de la antena y, por lo tanto, afecte la ROE y el rendimiento. Puede verificar la efectividad del choque de RF tocando el coaxial debajo del Choque de RF y si la ROE cambia significativamente, es que es inadecuado.

AJUSTE DEL PUNTO DE ALIMENTACION

Alimentación en el punto calculado (50mm + 10mm)

SWR(142 MHz) = 1,827 SWR(145 MHz)= 1,696

Alimentación en el punto calculado (50mm)
SWR(142 MHz ) = 1,793 SWR(145 MHz)= 2,032

Alimentación en el punto calculado (50mm - 10mm)

SWR(142 MHz ) = 1,931 SWR(145 MHz)= 2,299

PARA CONTINUAR

Se prueba con unas extensiones roscables de 8 cm y 2,75 cm en los radiales para hacer que trabaje en la banda de los NOAA y LoRa(137,5 MHz), que como se en las medida con nanoVNA funcionan a la perfección.