antenas | CT1EBQ

São antenas de compromisso, fáceis de utilizar e instalar. Trata-se apenas de desenrolar um fio, fixá-lo entre um ponto alto e directamente no antena tuner, não necessita de baixada em coaxial ou linha paralela.

As antenas de fio longo são alimentadas na extremidade e obrigam à utilização de um antena tuner quando se pretendem utilizar várias bandas na mesma antena.
Mas, mesmo os melhores antena tuner não conseguem adaptar as alta impedâncias quando múltiplos de meio comprimento de onda são utilizados.

Ao contrário de antenas dipolo ou as end-fed que devem ser cortadas para múltiplos de comprimento de onda, as de fio longo não devem utilizar estes múltiplos de comprimento de onda.
Devem ter comprimento superior a 1/4 de onda para a banda mais baixa que pretendemos utilizar e ter um bom aterramento ou serem contrabalanceadas com um fio de pelo menos 1/4 de onda igualmente da banda mais baixa.

A utilização de baluns de 1:5 a 1:9 para adaptar antenas de fio longo também pode ser considerada melhorando o alcance no ajuste de impedâncias pelo antena tuner.

Com certeza já deve ter experimentado um formigueiro ou mesmo choques elétricos dolorosos em transmissão quando as antenas não se encontram bem aterradas e balanceadas.
Quando era mais novo, e como a minha casa é antiga, ligava um fio de terra do equipamento ao cano de água mais próxima. Hoje é preciso confirmar se a canalização é em tubo metálico ou em PVC, pois este último não oferece bom aterramento!

Para evitar comprimentos de fios cortados para os múltiplos de meia onda em todas as bandas de amador há que verificar quais são os comprimentos a evitar.

Adaptei o código C, do Mike AB3AP, para medidas métricas e para as bandas utilizadas na região 1.
Pode passar directamente para a Análise, sem necessitar de utilizar este código, a não ser que queira alterar as bandas a operar.

/*
 * Simple calculations of half wavelengths of ham bands.
 *
 * Mike Markowski AB3AP
 * Thu Jun 28 07:01:26 EDT 2012
 */

#include <stdio.h>

main() {
	printHalfwaves();
}

/*
 * Print ranges of half wavelengths for ecah ham band.
 */
printHalfwaves() {

	rw(1810., 1850.);       /* 160m */
	rw(3500., 3800.);       /* 80m */
	rw(7000., 7200.);       /* 40m */
	rw(10100., 10150.);     /* 30m */
	rw(14000., 14350.);     /* 20m */
	rw(18068., 18168.);     /* 17m */
	rw(21000., 21450.);     /* 15m */
	rw(24890., 24990.);     /* 12m */
	rw(28000., 29700.);     /* 10m */
	rw(50000., 52000.);     /* 6m */
}

/*
 * For a given frequency range, calculate the half wavelength range and print
 * it.  In addition, print up to 4th multiples of each range up to the length
 * of 160m half wavelength.
 *
 * Comments are also printed out, assuming that the output will saved to a file,
 * and that file used by gnuplot for plotting.
 */
rw(double min_kHz, double max_kHz) {

	double lambda0_ft, lambda1_ft;
	double loFreq_MHz = 1.8;
	double lambdaMax_ft = 2 * 143 / loFreq_MHz; /* Max wavelength in band. */
	int n;

	double qtr_ft = 143 / loFreq_MHz / 2;
	printf("# %.3f to %.3f kHz, too short for %f MHz\n",
		min_kHz, max_kHz, loFreq_MHz);
	printf("%.3f 0\n%.3f 1\n%.3f 1\n%.3f 0\n\n",
		0., 0+(1e-3), qtr_ft, qtr_ft+(1e-3));

	n = 1; /* First multiple. */
	do {
		lambda0_ft = n * 143 / (max_kHz * 1e-3);
		lambda1_ft = n * 143 / (min_kHz * 1e-3);
		/* Print in format gnuplot expects. */
		printf("# %.3f to %.3f kHz, multiple %d\n",
			min_kHz, max_kHz, n);
		printf("%.3f 0\n%.3f 1\n%.3f 1\n%.3f 0\n\n",
			lambda0_ft-(1e-3), lambda0_ft,
			lambda1_ft, lambda1_ft+(1e-3));
		/* Prepare for next multiple. */
		n++;
	/* Change '5' in next line to max number of multiples to calculate. */
	} while (lambda1_ft < lambdaMax_ft && n < 5);
}

Grave o ficheiro com o nome rw.c e compile o código,

gcc rw.c -o rw

atribua permissões de execução

chmod 755 rw

e execute,

./rw

Análise

Com os resultados do script anterior compõe-se a tabela seguinte sobre o comprimento do fio em metros que não deve ser utilizado,

Comprimento de onda	½ onda	2º múltiplo	3º múltiplo	4º múltiplo
160m	78,2	156,3	234,5
80m	39,2	78,5	117,7	157,0
40m	20,1	40,3	60,4	80,6
30m	14,1	28,2	42,4	56,5
20m	10,1	20,2	30,3	40,4
17m	7,9	15,8	23,7	31,6
15m	6,7	13,5	20,2	27,0
12m	5,7	11,5	17,2	22,9
10m	5,0	9,9	14,9	19,8
6m	2,8	5,6	8,4	11,2

Podemos então retirar alguns comprimentos de fio possíveis para a nossa antena, que serão todos os outros com excepção dos da tabela anterior,

Comprimento do fio	menor banda utilizável
8,8m	30m
10,8m	40m
12,5m	40m
17,7m	40m
21,6m	80m
25,6m	80m
32,6m	80m
36,3m	80m
61,9m	160m
105,8m	160m
124,1m	160m
128,9m	160m

Referências
https://udel.edu/~mm/ham/randomWire/
http://www.arrl.org/random-wires
https://www.hamuniverse.com/randomwireantennalengths.html

Nunca comprei uma antena para o QTH ou para os dias de campo. As únicas que adquiri foram para uso móvel ou portátil, pelas suas características ou preço.
Além do custo destas antenas, tenho gosto em construir, em validar as leis da física e aprender com a experiência. E a satisfação, imagino, é como a de um pintor ou escultor quando terminam a sua obra...

Não inventei nada. Este artigo é fruto de pesquisas sobre antenas com ângulos de radiação baixos e fáceis de construir. A J-Pole é uma antena óptima para quando compramos um novo rádio de VHF ou UHF e dizemos - então e agora!?
Constrói-se numa tarde, depois de adquirido todo o material e ferramenta.

O artigo original, de Jeffrey Bail, NT1K está muito bem explicado, apenas acrescento aqui algumas modificações e medidas métricas. Por exemplo, Jeffrey utiliza varão de alumínio que torna a antena mais pesada, eu utilizo tubo de alumínio de 9mm de diametro, 2 deles roscado por dentro, que apertam nos parafusos de fixação à cantoneira, e o elemento irradiante roscado por fora, que aperta no adaptador da SO-239 com rosca de 3/8". Deste modo melhora-se o peso e a resistência da antena ao vento.
Sempre que possível utilizem material em alumínio ou inox e no final, pintem a antena e toda a estrutura.

Mãos à obra

Eis como construir uma antena J-Pole para 2m e 70 cm para o seu QTH, casa de férias ou caravana.
Já fiz umas 5 e aqui vos deixo as medidas e métodos para a sua construção prática.

A vantagem de uma J-Pole relativamente ao dipolo é o angulo de saída na ordem dos 20º, melhorado apenas pelas Slim Jim com 8º ou por antenas Colineares.
A J-Pole é também uma excelente antena para comunicações satélite. Um bom compromisso entre ganho e ângulo de radiação.

A sua construção física é muito interessante e fácil. O elemento de maior comprimento liga a toda a extrutura metálica de suporte - mastro ou torre, comportando-se muito bem na descarga da ionização do ar à terra.

A largura de banda é influenciada pelo diametro do tubo: em VHF é superior a 5 MHz e em UHF superior a 10 MHz, que cobrem toda a largura das bandas de amador nestas frequências.

Utilize de preferência tubo de alumínio bruto, não anodizado. O comprimento dos tubos aqui referidos são para alumínio bruto, com coeficiente de velocidade de ~0,95.

Material:
1 (A) tubo de alumínio de 490mm (radiante)
1 (B) tubo de alumínio 165mm (elemento UHF)
1 (C) tudo de alumínio 1480mm (elemento VHF)
1 fixação para PL-259 fêmea isolada com espaçadores para elemento radiante
1 cantoneira de alumínio ou aço inox com 150mm x 25mm x 25mm
2 parafusos de 70mm M7 inox ou zincados
2 porcas para parafuso M7 inox ou zincadas
3 tampas de 9-10mm para tapar as extremidades superiores dos tubos
1 braçadeira em U para fixação da antena com o diâmetro necessário ao mastro que utilizar

Ferramenta:
cançonete 3/8"
macho para M7

Corte os 3 tubos com as medidas referidas no material a utilizar. Pode prescindir do tubo de UHF ou VHF se pretender apenas construir a antena mono banda.

Faça a furação na cantoneira de acordo com o desenho. A distância entre os elmentos verticais não é crítica e depende da relação distância dos elementos da antena e o diametro dos tubos.

Comece por aparafusar o conjunto parafusos M7 com as respectivas porcas, para os elementos antena B e C.

Abra rosca interior nestes tubos, B e C, com o comprimento do parafuso M7, desde a porca à sua extremidade. O alumínio é muito "guloso", são necessários movimentos como meia ou uma volta a fazer rosca, no sentido dos ponteiros do relógio, e 2 voltas a retirar material em sentido contrário. A seguir recupera as 2 voltas e dar mais uma, novamente 2 voltas em sentido contrário… e por aí fora até conseguir roscar o interior do tubo até ao comprimento do parafuso.

O tubo A é roscado por fora, com o cançonete apenas o tamanho necessário para apertar até ao fundo do conjunto adaptador/isolador que termina na PL-259.

Com cola de silicone aplicar as pequenas tampas com o cuidado de retirar o ar para que a tampa não salte enquanto a cola seca completamente. Em alternativa coloque apenas cola nas extremidades dos tubos de forma a selar a entrada de humidade.

Como acabamento final pintei todo o conjunto com tinta plástica sem base de carbono, de modo a não alterar as características do alumínio, já que, recorde, a radio frequência circula no exterior do condutor, isto é, do tubo da antena.

Referências:
https://www.wimo.com/en/30016
https://m0ukd.com/calculators/slim-jim-and-j-pole-calculator/
https://nt1k.com/open-stub-j-pole-project-completed-many-times/