Los dipolos Windom

"Carolina Windom"

Daniel Prieto  LU9DPD

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               Esta es mi antena favorita, y aunque no es mi intención publicar notas y artículos que pueden encontarse en otras páginas, la incluyo para referencia de quienes hayan leído mis referencias a ella en alguna otra nota, deseen tener una idea de la misma y/o entender cómo funciona.

               Conocida como "La 14%", "OCD", "OCF" ( por off-center-dipole, u off center feed ) o simplemente Windom, es una antena con muchas variaciones, a veces discutida, pero con particularidades y simpleza que para quienes no la han experimentado, vale la pena tener en cuenta.


Breve historia  

       

Esta antena fué desarrollada alrededor de 1929 y se atribuye su creación al aficionado  Loren Windom, W8GZ. El diseño se basaba en un dipolo resonante alimentado fuera del centro por una línea de transmisión unifilar. La antena con esa configuración, ya no se usa habitualmente por lo crítico del largo de la línea de alimentación, su ubicación y la irradiación que produce; sin embargo, el concepto se aplica para alimentar el dipolo con otras variantes.

 

 


Descripción y Funcionamiento

         La particularidad de este dipolo es la posibilidad de poder operar en varias bandas sin necesidad de un acoplador de antena. La razón es que siendo las bandas sub-múltiplos, la longitud del dipolo será resonante en todas ellas y en un determinado punto de la antena, la impedancia sera muy similar.

          En la gráfica  se muestra la distribución de corriente para las distintas bandas en la longitud de 1/2 onda para 3,6 MHz. Puede apreciarse un  punto, cerca del tercio de la longitud total, donde las distintas curvas coinciden por lo que allí la impedancia del dipolo es similar para todas las bandas, (se estima en unos 200 a 300 Ohms) , por lo que adaptando con un balun la línea de alimentación a esa impedancia, cualquiera de las bandas presentará una impedancia aceptable para poder transmitir sin usar acoplador.

         Así, un dipolo Windom de 1/2 onda cortado para la banda de 80 metros (aprox 40 metros) , será también resonante para la banda de 40 metros (onda completa), 20 metros (2 ondas completas) y 10 metros (4 ondas completas), y mediante el uso de un balun de relación 4:1 la impedancia de los aproximados 200 ohms se traducirá en unos 50 Ohms a la línea de transmisión, pudiendo entonces usarse un coaxial de dicha impedancia hasta el equipo. Si bien existen muchas otras variantes, esta configuración, es la más simple y se la conoce como "Carolina Windom". 


         Entre las variantes o agregados más vistos, se pueden mencionar el uso de un balun 6:1, líneas de transmisión paralela, un segundo balun 1:1 al final de la línea de transmisión  coaxial, el agregado de uno o más irradiantes para cubrir bandas WARC, y hasta trampas de onda para cubrir alguna banda en especial. Algunos de los agregados o cambios mencionados influyen en el ajuste de la antena, obligando a modificar el punto de ataque del dipolo y/o rescindiendo alguna de las otras frecuencias utilizables sin acoplador de antena, ya que los puntos de igual impedancia desaparecen o cambian de ubicación.

         La impedancia del punto de alimentación mencionada, depende en gran parte de la posición respecto de los extremos, de la altura del dipolo respecto del suelo, de los elementos cercanos, y de su disposición ya sea horizontal o en V,  y de acuerdo a ello, se debería elegir la línea de transmisión balanceada o bien la relación del balun a emplear.    

         La desventaja de tener esa impedancia en el punto de ataque del dipolo, se compensa en la particularidad de que la antena es realmente multibanda, y no necesita de acoplador cuando se logra un buen ajuste de la misma. Además, la asimetría es una ventaja para la instalación en lugares complicados por obstáculos.        


Mis dipolos Windom :

          Por el momento no he realizado las suficientes experiencias con líneas abiertas, por lo que me remitiré a explicar cómo se construye y trabaja el dipolo con balun y línea de transmisión coaxial de 50 Ohms.

           El dipolo tiene la medida habitual de un dipolo de 1/2 onda, siguiendo la fórmula tradicional de : 300000000 (m/seg) dividido por la frecuencia (Hertz) dividido por 2 (media onda) y restándole un 5% a ese número. Así por ejemplo, para un dipolo cortado para la frecuencia de 3,650 kHz  (banda de 80 metros) deberá tener una longitud total aproximada de 39 metros.  

         El punto donde se deberá cortar las ramas del dipolo es aproximadamente 1/3 de la longitud mencionada. En el caso del ejemplo, quedará una rama de 13 metros y otra de 26 metros. Las dos ramas deberán atacar un balun 4:1 desde donde se puede prolongar el coaxial en cualquier longitud hasta el transceptor.  También he realizado versiones para la banda de 40 metros, con muy buenos resultados.

           He utilizado antenas Windom en casi todas mis salidas de campo, instalándolas en las más variadas formas : extendidas, en "V" invertida, plegados en alguna de las ramas, y a muy diversas alturas; en casi todas el rendimiento es similar y las medicines de ROE se mantienen en límtes aceptables.

El balun, pieza fundamental de la Windom

         Como ya mencioné, en muchos casos se indica emplear un balun 6:1 en lugar de 4:1.  Por mi parte siempre utilicé balunes 4:1 comprobando que la antena presenta una ROE del orden de 1:1,2 a 1:1,7 en casi todas las bandas, por lo que consideré innecesario hacer otro específico, ya que la relación 6:1 no se usa para casi ninguna otra antena; no obstante, cuando pueda haré la experiencia para comprobar los resultados.

         Otro comentario que he escuchado es el de conectar cada rama del dipolo a un determinado terminal del balun; en mi opinión no hay diferencia en cuanto a que punto del balun se conecta una u otra rama del dipolo. De hecho, los balunes comerciales no indican cuál terminal corresponde a las del bobinado, porque precisamente eso no influye en el uso como transformador de impedancias, que es para lo que lo necesitamos.  

         Casi siempre construyo los balunes yo mismo, utilizando, de acuerdo al uso previsto para el dipolo, toroides de diferentes medidas. Antes de encapsular o instalar definitivamente el balun, debe probarse con una carga fantasma de 200 Ohms, para estar seguros de su eficiencia, o en el peor de los casos, sus límites operativos: He utilizado los toroides recuperados de las fuentes switching de PC, con buenos resultados en cuanto a recepción y transmisión, y no he percibido recalentamientos con potencias de hasta 100 Watts en SSB; en otras ocasiones, por cuestiones de potencia ( 1000 W ) usé directamente un bobinado en núcleo de aire, pero limitando el uso a frecuencias por debajo de los 10 MHz. 

          A la derecha se puede ver un pequeño dipolo de campaña, cortado para 7 MHz, que soporta perfectamente 100 Watts en SSB.

 

         La construcción del dipolo "Carolina Windom" no es muy diferente de un dipolo de 1/2 onda tradicional salvando el detalle del balun 4:1 y las ramas desiguales. 

        Hay ventajas y detalles que determinaron que la elija como favorita para mis salidas de campo y expediciones. La primera es la asimetría del dipolo, que muchas veces permite instalarla en lugares donde la línea de alimentación de un dipolo normal de 1/2 onda queda en una ubicación problemática. Por otra parte, aún disponiendo de lugar suficiente para extender ambas ramas del dipolo, casi nunca se instala el equipo de radio en el centro del dipolo, lo que implica tener que prolongar el largo del coaxial.      

        En comparación con los dipolos de 1/2 onda, la obvia ventaja es la característica de poder operar en varias bandas; si consideramos a los que incluyen bobinas trampa, son más pesados y voluminosos y su construcción y ajuste son complicados; además de tener reducido notablemente su ancho de banda. Otra antena tipo dipolo multibanda, la popular G5RV, necesita una atura mínima para instalar convenientemente la línea abierta central. Esta línea abierta, no se consigue comercialmente con facilidad y su construcción es trabajosa; además, necesita el empleo de un acoplador de antena; a cambio, su ventaja es la menor extensión de las ramas del dipolo.  

         Por último, la posibilidad de usar un cable coaxial como línea de transmisión, hace mucho más cómodo su uso y transporte, dado que una línea abierta necesita mucho más cuidado al enrrollarla.


Características :

        Longitud : 1/2 onda de la banda más baja a utilizar  (igual a un dipolo de 1/2 onda tradicional)

        Ganancia : 1dBi. en la banda más baja (igual a un dipolo de 1/2 onda tradicional) aumentando en las bandas múltiplo.

        Frecuencia de operación : La de corte y sus sub-múltiplos.

        Adaptación dipolo - línea de transmisión : Balanceada - desbalanceada por balun 4:1

 

        Dependiendo del alambre o cable empleados, tipo de balún y otros detalles, la impedancia aprox. a la salida del balun: estará entre 40 y 75 Omhs ( ROE  de 1:1 a 1:1.7 en las bandas múltiplo) dentro de un rango de frecuencias de aproximadamente 100 A 200 Khz en cada banda.

 

Medidas típicas 

       En esta tabla, figuran algunas de las medidas típicas empleadas para dipolos Windom que pueden operar en las bandas indicadas, tomar estas medidas sólo como referencia y dedicarse a lograr uno mismo los resultados con este dipolo.

 

Bandas de operación

Rama larga

Rama corta

80, 40, 20 y 10 metros

26.50 metros

13.40 metros

40, 20 y 10 metros

13.40 metros

 6.71 metros

 20 y 10

6,70 metros

3.40 metros


 

 

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