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Clonando una Diamond W-8010

En esta especie de búsqueda del Santo Grial que se convirtió la elección de una antena que entrara en las dimensiones de mi QTH apareció Eduardo LU4APC y me habló de la antena Diamond W-8010.

Esta es un dipolo comercial multibanda, acortado con 6 bobinas, para trabajar en 80, 40, 20, 15 y 10 metros. La denominación de W-8010 proviene de esta característica de cubrir las bandas de radioaficionados de 80 a 10 metros.

En la Fig. 1 se puede ver un diagrama esquemático de la antena.

Fig. 1: Esquema de la Diamond W-8010.
La antena consiste en dos pares de ramas que ocupa un poco más de 19,2 m la más larga y unos 6,40 m la otra. Esto es aproximadamente un 60 % del espacio requerido por la multibanda G5RV que requiere un total de 31,1 m en su versión "larga" que permite trabajar en 80 metros.

Las dos ramas más largas del dipolo corresponden a las bandas de 40 y 80 metros donde están presentes cuatro inductancias (dos por banda). Las otras dos ramas tienen dos inductancias para acortar el dipolo correspondiente a la banda de 15 metros.

En cada extremo de los conductores que quedan sujetos a los aisladores y en cada una de las inductancias cuelga un trozo de conductor que sirve, como se explicará más adelante, como elementos de ajuste para sintonizar la antena. Variando la longitud de dichos elementos se ajusta la antena a la frecuencia de trabajo deseada para la banda.

Como en todas las antenas acortadas con inductancias el ancho de banda disponible es muy estrecho. Para el caso de la banda de 80 metros, donde hay dos bobinas presentes, el ancho de banda es de sólo 12 KHz a ambos extremos de la frecuencia de resonancia para una R.O.E de 1,5. Así, si se desea utilizar la antena en un rango de frecuencias más amplio se requiere de un sintonizador de antena.

Para 40 metros, el ancho de banda es de ±30 KHz, de ±50 KHz para 40 metros, de ±200 KHz para 15 y de ±250 para 10 metros.

Aún con esta notable desventaja, seguía siendo interesante por las cuestiones de espacio ya comentadas. Sin embargo, esta antena no la conseguía en Argentina y afuera tenía un costo de unos 100 dólares. A eso había que sumarle los gastos de envío, impuestos, etc. No parecía un buen negocio.

Fue nuevamente LU4APC, mate de por medio, que salió a mi ayuda con una simple sugerencia: ¿por qué no buscar en Internet si alguien había logrado clonarla?

Como primer aproximación, llegué al sitio de VK4ADC (Douglas) donde publicó una serie de modificaciones para sumar la posibilidad de usarla en 12, 17 y 30 metros (bandas WARC).

No era lo que buscaba pero sobre el final de la página VK4ADC agregó el contenido de un mail que le envió PA0M Thieu con sus observaciones acerca de las modificaciones planteadas. Y allí incluía los valores que había relevado de las inductancias, el número de espiras y otros datos de las bobinas de la W-8010. Con ello, clonar la W-8010 era posible.


Inductancias

Los valores obtenidos por PA0M corresponden para un diámetro de la inductancia de 40 mm y un diámetro de conductor de 1 mm. Los mismos son los que observó en una antena comercial y se resumen en la siguiente tabla:

BandaNL [uHy]l [mm]
80 m688087
40 m171322
20 m138,516

En mi caso, usé un caño de PVC de 40 mm de diámetro como soporte y alambre de cobre esmaltado de 1,2 mm de diámetro. Al cambiar el diámetro del conductor, se debe recalcular el número de espiras para mantener el valor de inductancia requerida en cada banda.

El cálculo no es sencillo si se quiere tener cierta exactitud. Por suerte, existen en Internet herramientas en Internet que facilitan los cáculos. Yo utilicé la que se encuentra en el sitio de Serge Stroobandt, ON4AA donde se utiliza el método de cálculo de un inductor helicoidal. Éste da resultados mas seguros que otros más sencillos y conocidos como el uso de la fórmula de Wheeler, especialmente en alta frecuencia.

Al aumentar el diámetro del alambre y mantener el diámetro de las bobina, se debe aumentar el número de espiras

Con el diámetro del alambre de cobre y del soporte fui agregando espiras a las correspondientes

Sabiendo, gracias a PA0M, cual es el valor de la inductancia requerida en cada banda, cargué en el formulario de cálculo de ON4AA el diámetro de la inductancia D (41,2 mm ya que se toma el diámetro desde los centros de espira para el cálculo) y el diámetro d del alambre de cobre (1,2 mm) a utilizar.

Arrancando con el número de vueltas N indicado por PA0M, ingresé la longitud que ocupa la bobina y fui agregando espiras hasta alcanzar el valor de inductancia necesario.

Por más cuidado que se ponga en el bobinado, las espiras no quedarán juntas. Por lo tanto, la longitud l que ocupa la bobina no es N veces el diámetro d del alambre.Consideré entonces que la longitud que ocupan las espiras es de 0,2 mm más que el diámetro del alambre. Luego, la longitud l sería:

l = N * (d + 0,2 mm)=N * 1,4 mm

De esta manera, llegué a los siguientes valores que fueron los que finalmente utilicé en la construcción de las bobinas para mi antena:

BandaNL [uHy]l [mm]
80 m8080,22110
40 m1713,123,8
20 m159,3521


En la Fig. 2 se aprecia como hice el montaje de la bobina.

Fig. 2. Detalles del montaje de la bobina.
Sobre un caño PVC de 40 mm de diámetro y de un largo tal que permita contener a longitud l de la bobina, mas 30 mm mínimo a cada lado de la misma. A 15 mm de cada extremo del caño se practican dos agujeros de unos 4 mm que permitan pasar un tornillo en donde se fijarán los extremos de la bobina y de los cables que forman la antena.

A 3 cm de los extremos se harán dos agujeros por donde pasar las puntas del bobinado. A estas se les retirará con papel de lija o un cúter unos centímetros del esmalte aislador. Luego se lo doblará formando un anillo del lado interior del caño por donde se pasará el tornillo. Finalmente se ajusta con una tuerca del lado exterior del caño.
En la Fig. 3 vemos el proceso de bobinado de la inductancia para la banda de 80 metros donde se muestra la tuerca que mantiene firme al tornillo y a uno de los extremos de la bobina desde el interior.

Fig. 3. Construcción de una de las bobinas.

Las dos bobinas para la banda de 80 metros son las más complicadas de realizar por el número de vueltas que llevan. Se torna difícil mantener las espiras juntas a medida que se avanza con el bobinado. Por eso me ayudé de pegamento termoplástico sobre las espiras para mantenerlas en su sitio.

En la Fig. 4 tenemos una de las bobinas para la banda de 80 metros ya terminada:

Fig. 4. Bobina para 80 metros terminada.

Observen las dos tuercas que mantienen firmes a los extremos de la bobina.

Las otras inductancias no tienen tanta complejidad y se construyen de la misma manera, siempre cuidando que las espiras queden lo más juntas posibles.
La Fig. 5 muestra las seis bobinas terminadas:

Fig. 5. Bobinas terminadas.

Las bobinas las recubrí con cinta aisladora para que no pierdan su forma y mantener juntas a las espiras. Lo ideal sería bañarlas en algún barniz o epoxy no ferroso de manera de protegerlas del sol y de las inclemencias del tiempo.


El balun 1:1

No faltará el colega que critique la forma de construcción de este balun. Recuerden que es imposible realizar uno que trabaje en forma óptima para todas las bandas de radioaficionado. Así que el balun aquí presentado es uno de compromiso.

Para el balun utilicé tres trozos de alambre de cobre esmaltado de 1,3 mm de diámetro y aproximadamente un metro de largo y una barra de ferrita de unos 10 mm de diámetro y 100 mm de largo. La barra de ferrita la conseguí de una vieja radio AM.

Se toman los alambres de cobre y, manteniéndolos juntos, se bobinan de 6 a 9 vueltas sobre la barra de ferrita como se observa en la Fig. 6.

Fig. 6. Construcción del balún.

Nuevamente, el bobinado tenderá a desarmarse como en el caso de las inductancias. Aquí también utilicé pegamento termoplástico para mantener las espiras en su lugar. En los extremos, coloqué precintos para que hagan de tope y la bobina no se abra.

Luego, siguiendo el diagrama de la Fig. 7 se arman las conexiones necesarias.

Fig. 7. Diagrama de conexión del balún.
En la Fig. 8 vemos el balun terminado. Realicé un anillo con el cobre desnudo en cada unos de los extremos superiores del bobinado y los estañé con un soldador. Estos anillos permitirán pasar dos tornillos que fijarán al balun con el centro del dipolo.

Fig. 8. Balún terminado.

A los extremos inferiores del bobinado también se les retira unos centímetros del esmalte aislante para poder soldar posteriormente el conector SO239.



Centro del dipolo

El centro del dipolo consiste en un trozo sobrante del mismo caño de PVC de unos 150 mm y de 40 mm de diámetro del utilizado como soporte para las bobinas. En los laterales realicé dos agujeros para pasar dos tornillos que desde el interior sostienen al balun desde los anillos estañados. El tornillo servirá para ajustar posteriormente los cables que conforman las ramas del dipolo.

Fig. 9. Construcción del centro del dipolo.

En la parte superior del caño coloqué una tapa para caños de PVC con un gancho roscado para poder izar la antena completa en el mástil.

Fig. 10. Parte superior del centro de dipolo.

Cubrí con pegamento los orificios y uniones a fin de minimizar el ingreso de humedad o agua.

Utilicé otra tapa para el extremo inferior del caño, en donde monté el conector SO-239. A esta tapa le practiqué cuatro orificios de 4 mm por donde evacuar humedad condensada y el calor generado por el balun.

Fig. 11. Parte inferior del centro de dipolo.

En la Fig. 12 se ve el centro del dipolo terminado.

Fig. 12. Centro de dipolo terminado.


Elementos de las ramas

Cada elemento de las ramas del dipolo las hice con cable aislado común del utilizadas en instalaciones eléctricas de 2,5 mm de diámetro. Ese valor me pareció el adecuado para soportar la tracción a la que están sometidas los elementos que forman las ramas y el peso de las componentes.

Las medidas de los elementos ya montados son las siguientes:

ElementoLongitud [m]
A3,4
B3,9
C2,1
D2,45
E0,7


Los cables se deberán cortar a unos 30 a 40 cm más largos que estos valores de modo que de cada extremo nos queden entre 15 y 20 cm para realizar un lazo que nos servirá para unirlos a las bobinas como se ve en la Fig.

Los elementos de ajuste consisten en diez trozos de cable de unos 50 cm de largo que servirán para llevar la antena al ROE mínimo a la frecuencia deseada en cada banda.

En los extremos de cada elemento de la antena soldé un terminal del tipo ojal de modo de usarlo a la hora de fijarlo al tornillo que le corresponda. La soldadura la protegí con unos centímetros de termocontraíble.

Finalmente, los elementos se unen a las bobinas como se ilustra en la Fig.
Fig. 14. Conexionado de los elementos a una bobina
(Imagen obtenida del manual)

Allí se notan los lazos que ya comenté en los extremos de los cables que sirven para un amarre más seguro. Una vez montados las medidas deben ser las mostradas en la tabla.

Los elementos de ajuste simplemente se unen a la bobina por el terminal.


Ajuste de la antena

Una vez dispuesta la antena en su sitio, comenzamos el ajuste desde la banda de 10 metros. Como pueden notar, los elementos E de 2,45 m, sin contar los elementos de ajuste, forman un dipolo de media onda para dicha banda.

A la frecuencia deseada de trabajo se procede a enrollar sobre sí mismo ambos elementos de ajuste correspondientes a la banda de 10 metros de modo de acortar su longitud hasta conseguir una ROE lo más cercana a 1:1.

Una vez ajustado el dipolo de 10 metros, se prosigue con el dipolo de la banda de 20 metros. Nuevamente, se busca el punto de mínimo ROE para la frecuencia deseada en 20 metros enrollando los elementos de ajuste de esta banda.

Con la misma metodología se procede al ajuste de los distintos dipolos, siempre en orden creciente de banda, hasta finalizar con el dipolo de 80 metros. En dicha banda, el ajuste se realiza acortando o alargando los elementos C.


Entre ajustes es aconsejable verificar cualquier corrimiento de la frecuencia de mínimo ROE en las bandas previas. Si estos son significativos habrá que variar unos centímetros la longitud de los elementos de ajuste.



Conclusiones y comentarios

La antena cumple con lo que esperaba: poder comunicar en 80 metros con cierta dignidad a pesar del reducido espacio disponible en mi QTH. Puesta en V invertida, inclinada respecto de la horizontal y con un ángulo menor a los 90 grados sugeridos entre las ramas, rinde lo suficiente para mi actividad como novicio.

El corto ancho de banda que le imprime las dos bobinas por rama en 80 metros es el punto más negativo. Pero con mi sintonizador de antena MFJ-941E puedo estirar un poco ese rango, a costa por supuesto de perder potencia.


En toda la banda de 10 metros la ROE se mantiene dentro de una relación 1:5. Esto supera el rango de ±250 KHz respecto de la frecuencia de ajuste que indica el manual de la antena. El mínimo de 1:1 se mantiene en un rango de unos ±150 KHz respecto de la frecuencia de ajuste.

En 80 metros se obtiene un ancho de banda de sólo ±15 KHz (12 según Diamond) tomados en 1:5. La relación 1:1 se mantiene en un rango de sólo ±5 KHz.

En 40 metros el ancho de banda ±20 KHz (30 Khz según Diamond) tomados en 1:5. La relación 1:1 se mantiene en un rango de unos ±10 KHz.

En otras bandas lamentablemente no la he probado tan exhaustivamente. Sólo la utilizo, además de en 80 metros, en 40 y 10 metros solo en modos digitales. Si bien tengo grandes DX hechos en PSK31, RTTY o JT65A y que en estos modos acumulo casi el 50 % de mis contactos, no creo prudente evaluarla todavía. Todos sabemos que en modos digitales, aún con bajas potencias, es posible conseguir buenos DX incluso con antenas de compromiso.

Les dejo ese trabajo al lector que se anime a construirla, para que cuente como se comporta en el resto de las bandas.

Comentarios

  1. hola tengo un problama el cble de ajuste se enrolla alabobina o no

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  2. El cable de ajuste NO SE ENROLLA A LA BOBINA. Se lo deja colgando del terminal y a la hora del ajuste se lo enrolla sobre si mismo.

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  3. y no cambia la impedancia de la misma al enrillar el terminal de ajuste

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  4. Estupendo guiado y aliento a todos a realizarlo es muy gratificante.

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