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Presten atención a este dipolo. La primera vez que lo vi, creo que fue en al handbook de 1996 pag. 20-17, con el nombre de "Resonant feed line dipole". En esta dirección hay una descripción completa de Montgomery Northrup (N5 ESE): http://www.io.com/~n5fc/rfd.htm  (la imagen que acompaña este artículo fue tomada de su sitio web). La antena fue descrita por primera vez en QST de Agosto de 1991 por James Taylor.

Pay attention to this antenna dipole. The first time I saw it, I believe was in the 1996 ARRL Handbook p. 20-17, named "The resonant feed line dipole". In the next URL there is a complete Montgomery Northrup's (N5 ESE) description: http://www.io.com/~n5fc/rfd.htm (the figure below was taken from his web article). The antenna was first time described in August of 1991 QST by James Taylor.

 

 

 

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Do visit his website to see more pictures...

 

Lo que ustedes ven en la figura es realmente una antena Hertz alimentada al centro con bajada de línea coaxil de 50 ohms. Una rama del dipolo es ta hecha con alambre común y la otra rama es el lado exterior del blindaje del coaxil.

 

What you see on the figure is really a center-fed Hertz antenna with a 50/75 ohms coaxial feed-line. One leg of dipole is made of plain wire and the other leg is the outer side of the coaxial cable  shield...!

Para comprender el principio de funcionamiento conviene recordar que, en RF, la región exterior del blindaje de un cable coaxil (bastante superficial), existe como un conductor totalmente independiente del constituido por la región interior del mismo blindaje y está eléctricamente tan separada de la parte exterior como si efectivamente existiera un aislante convencional entre estas dos superficies, ¡ambas superficies conductoras, aunque parezca extraño, están aisladas por el mismo material conductor...!

Este interesante fenómeno se debe al llamado "Efecto Pelicular" el cual hace que la corriente de radiofrecuencia circule solamente por la zona cercana a la superficie de cualquier buen conductor (la corriente no puede penetrar en ellos y gracias a eso podemos emplearlos como blindajes).

To understand the operation principle we should remember that, when applying RF, the external region of a coaxil cable shield (quite superficial), it exists as a completely independent conductor (ideally) of the one constituted by the inner region of the same shield and it is electrically so separated from the external part as if indeed an conventional insulating material. This two conductive surfaces, although it seems strange, are isolated by the same conductive shielding material...!

This interesting phenomenon takes place due to the "Skin Effect" which makes that the RF current only circulates near areas close to the surface of any good conductor (the current cannot penetrate in them and thanks to that we can use them as shielding).


Por tal razón, las líneas de trasmisión coaxiles están formadas únicamente por la superficie exterior del conductor central y la superficie interior del blindaje (entendiendo por superficie un espesor muy pequeño del material conductor).
De esta manera, la superficie exterior del cable en realidad no forma parte de la línea de trasmisión, es como si se tratara de un conductor independiente concéntrico; aprovecharemos este conductor independiente para construir una de las ramas del dipolo la cual, para todos los fines prácticos, se comporta como un conductor "hueco", por cuyo interior corre la verdadera línea de trasmisión...

For such a reason, coaxials transmission lines are only formed by the central conductor's external surface and the internal surface of the shield (understanding for surface a very small thickness of the conductive material).
This way, the external surface of the cable in fact is not part of the transmission line, it is as a concentric independent conductor; we will take advantage of this independent conductor to build one of the dipole legs, the one which, for all the practical purposes, it behaves as a "hollow" conductor for whose interior the real transmission line runs...

Esta línea de trasmisión coaxil "interior", se encontrará al fin de su recorrido con el alambre unifilar de la derecha (una de las ramas del dipolo), por un lado, y con el lado exterior de la malla (a la izquierda del dibujo), por otro; en ese punto es donde efectivamente se conectan eléctricamente (para la RF) el lado interior con el exterior del blindaje que pasa a ser, entonces, la otra rama del dipolo.
Resumiendo, al final de la línea encontramos las dos ramas que constituyen un dipolo común y corriente, la de la derecha es el cable unifilar, la de la izquierda es la parte exterior de la malla del coaxil.

This "internal" coaxial transmission line, will find at its end the unifilar wire on the right (one of dipole branches), on one hand, and with the external side of the braid (to the left of the drawing), for another; in that point it is where indeed they are electrically connected (for the RF) the internal side with the outer side of the coaxial cable shield that becomes the other branch of the dipole.
Summarizing: at the end of the line finds the two branches that form an ordinary dipole, on the right it is the unifilar wire, on the left the outer side of the coaxial cable shield.

Para que la longitud de la rama constituida por la parte externa de la malla tenga el cuarto de onda reglamentario para ser una rama del dipolo, es necesario interrumpirla para la RF que circula por ella; por supuesto no podemos simplemente cortarla, pues cortaríamos también la superficie interior que, como vimos, si, forma parte de la línea. allí es donde aparece nuestra trampa "rara"...

We need to interrupt the dipole leg which is the outer side of the coaxial cable shield as we need it to be a quarter-wavelenght but we cannot cut it as in that case we will be cutting the interior surface as well which is part of the transmission line. Here is where our rare trap comes to…

Mi propósito consistía en emplearla como sugiere el amigo Montgomery, izada mediante un barrilete (cometa). Lo que no me convencía era la pobre impedancia de tales chokes para estar en el extremo de alta Z de un dipolo; si hubiera que elevarla haciéndolo autorresonante con sus propia capacidad, el peso que agregaría al conjunto no me alegraba. Aprovechando la visita de mi amigo Hugo Martínez (LU 9DR), nos dedicamos a realizar experimentos.

My purpose consisted on using it like Montgomery suggests, hoisted by means of a small kite. What didn't convince me was the poor impedance of such choke to be on the high Z end of a dipole; if it was necessary to elevate the Z making it auto-resonant with its own capacity, the weight that it would add to overall didn't convince me. Taking advantage of my friend's Hugo Martínez (LU 9DR) visit, we  carried out experiments.

 

El choke de desacoplamiento no me gustaba en absoluto porque no tendría suficiente reactancia para interrumpir la corriente de RF en el cable en ese punto de alta impedancia, así que la antena estaba muy linda, pero estábamos seguros que no andaría bien en tal sentido (lo que no quiere decir que no funcionaría en absoluto).

Entre mate y mate cebado por la LU 2ET (Lucy), procedimos a verificarlo con un amperímetro de RF "ad hoc" realizado con un transformador de corriente construido con un foquito y un toroide enhebrado sobre la línea. Observé que el choke permitía pasar bastante corriente. Si para resolverlo tuviéramos que agregar las espiras necesarias y/o núcleo, pesaría más de lo conveniente. Parecía que mejor sería una antena unifilar alimentada al extremos, pero esa solución tiene sus propios inconvenientes, estábamos en un callejón...

I didn't like the uncoupling choke because it would not have enough reactance to interrupt feedline's RF Current in that high impedance point, so the antenna was very pretty, but we were sure that it would not work well in such a sense (it doesn't mean that it would not work at all).
Between mate and mate (creole popular infussion) served by my beautiful wife Lucy (LU 2ET), we proceeded to verify it with an "ad hoc" RF ammeter made with a current transformer made of a little bulb and a toroid threaded over the line. We saw that the choke allowed so much current to pass through. If to solve it we had to add the necessary turns or core, it would weigh more than the convenient. It seemed that it would be better to use a conventional end-feed unifilar wire antenna, but that solution has its own inconveniences, we were in an catch 22 situation...

 

Fue así que las musas inspiradoras de los Radioaficionados se hicieron presentes. Se me ocurrió una solución mejor (que ahora resulta obvia), podría ser una modesta contribución de nuestra Radioafición a las millones de variantes de antenas publicadas...

The inspiring Ham minds became present. I thought a better solution (that now is obvious, for me), it could be a modest contribution from our hobby to the millions of variants of published Ham antennas :>)

La solución: reemplazar el choke con una trampa sintonizada en paralelo formada con unas pocas espiras del mismo cable coaxil arrolladas en forma de solenoide (igual que el choke pero con menos espiras), con un capacitor entre extremos del bobinado así constituido. Ambos  terminales del condensador se sueldan a la malla como muestra la figura (la zona oscura representa la malla).
No he visto este método de desacoplamientoi en la literatura y me parece útil para otras aplicaciones (como por ejemplo una trampa-balun o la antena "Pamperita" (clic aquí para visitar artículo), según veremos).

The solution: to replace the choke with a tuned parallel trap formed with some few turns of the same coaxial cable winded as a solenoid form (the same as the choke but with less turns), with a capacitor connected among ends of the winding this way built. Both capacitor's terminals are soldered to the braid as above figure shows (dark area represents the braid).
I have not seen this uncoupling method in the literature which seems to me useful for other applications (for example a trap-balun or the "Pamperita" antenna (click here to visit article), as we will see).

 

A la semana siguiente, Hugo  regresó con una trampa un tanto grandota pero muy prolijita que demostró funcionar de maravillas... nuestro "amperímetro" ya no registraba corriente más allá de la trampa...

Siendo casi de noche salimos a probarla, elevada por un Rokkaku. Funcionamiento "impecable". El nuevo sistema puede verse en la siguiente figura.

The next week, Hugo returned with a trap, quite big, but very well built, that demonstrated to work perfect.. our "ammeter" does not shows current beyond the trap anymore...
Being almost dark we were outdoors to test it, risen by a Rokkaku kite. Operation: perfect. You can see the new system in the following figure.
 

 

Generalidades acerca de las trampas

(Lo que sigue es válido para trampas de antenas en general).

Para que la trampa sea efectiva, es necesario que su impedancia sea mucho mayor que la existente en el extremo de la rama del dipolo que se forma con esta interesante configuración. La impedancia en ese punto del dipolo es muy elevada, fácilmente puede alcanzar los 5000 ohms o más. Para que la trampa sea tal, su impedancia en frecuencias cercanas a la de resonancia ha de ser de cuatro a diez veces mayor, esto significa valores superiores a los 20000 ohms o mejor.
La impedancia a resonancia depende del Q de la bobina y el capacitor y también de la relación L/C. Una relación L/C elevada produce a igual Q más impedancia que una L/C más baja. Comparando las curvas se ve claramente:

Generalities about the traps

(Valid for antenna traps in general).

For the trap to be effective, it is necessary its impedance be much higher that the impedance on the end of the dipole leg formed with this interesting configuration. The impedance in that point of the dipole is very high, easily it can reach 5000 ohms or more. So that the trap behaves as, its impedance in frequencies near to resonance must be from four to ten times higher, this means as high as 20000 ohms or better.
The resonance impedance depends on the coil's and capacitor's Q and also on the L/C ratio. A high L/C ratio, to same Q, gives higher impedance than a lower L/C ratio. Comparing the curves below you can see it clearly:

La curva roja corresponde al módulo de la impedancia de una trampa formada por un inductor de 1 mH en paralelo con un capacitor de unos 125 pF. El Q de la bobina es 100, por lo tanto su resistencia equivalente paralelo está en el orden de los 8900 ohms, que es el valor mostrado en el recuadro amarillo (la imprecisión es por la dificultad de colocar el cursor en el punto exacto).

The red curve corresponds to impedance module of a trap formed by an 1 mH inductor in parallel with a capacitor of about 125 pF. Coil's Q is 100, therefore its parallel equivalent resistance it is about 8900 ohms; that is the value shown in the yellow square (imprecisión is due to the difficulty of placing the cursor application program in the exact point of the curve).

La curva azul representa la impedancia de una trampa compuesta por un inductor de 20 uH en paralelo con unos 6,3 pF, también con un Q de 100, lo cual representa una resistencia equivalente paralelo de unos 177000 ohms. Vemos que con este par de valores la trampa es más eficaz para interrumpir el circuito, pero en el extremo inferior de la banda (no se muestra) cae a unos 50000 ohms. Una trampa formada con un inductor de 5 uH en paralelo con unos 25 pF podría funcionar.

The blue curve represents the impedance of a trap composed by a 20 mH inductor in parallel with 6,3 pF capacitor, also with Q=100, that give us a parallel equivalent resistance of about 177000 ohms. We see with this couple of values the trap is more effective to interrupt the circuit, but in the lower end of the band (not shown) it falls down to about 50000 ohms. A trap formed with a 5 mH inductor in parallel with a capacitor with value about 25 pF could work better.

Nótese que la curva roja aunque tiene menor Z es muy plana y amplia (poco selectiva), esa trampa se prestará mejor para otras aplicaciones (como veremos en un próximo artículo sobre una trampa balun).

Notice that the red curve although it has got smaller Z it is very plane and wide (not very selective), that trap will be better for other applications (like the one you in my article: "The trap Balun").

Usos prácticos

• Aunque físicamente (no electricamente) está alimentada al extremo, pero no requiere de transmatch porque su impedancia es la del dipolo común, tampoco toma de tierra pues es una Hertz en toda regla.
• Al no utilizar sintonizador el extremo del dipolo (donde está el tanquecito) puede estar alejado de los objetos cercanos reduciendo las pérdidas respecto de una Hertz alimentada al extremo directamente con el acoplador.
• Puede descolgarse fácilmente desde un balcón elevado para una operar provisoriamente con polarización vertical, sin necesidad de planos de tierra.
• Como requiere un solo punto de anclaje es fácil de instalar en campamentos y situaciones precarias.
• Con un barrilete (cometa) adecuado (recomiendo el Rokkaku) tendremos una antena eficiente y fácil de alimentar
• Si se construye con el brazo de alambre realizado con otra pieza de idéntico cable coaxil (usando únicamente la malla como un simple conductor), puede hacerse firme en un poste de CATV, de este modo tiene una buena chance pasar inadvertida al vecindario. Otro recurso para la lucha contra la sinarquía antiantenista que se ha apoderado de la mente de nuestro vecindario...

Practical uses

• Although physically (not electrically) it is fed on its end, it doesn't require a transmatch because its impedance is the same of a normal center feed dipole, neither an earth connection, because it is all rule Hertz antenna.
• Not using tuner at the end of the dipole (where the trap is) it can be far from the near objects reducing the losses compared with a Hertz fed directly to the end with a coupler.
• It can be taken down easily from a high balcony for temporary operation with vertical polarization, without artificial earth planes needed.
• As it only requires a single far fixing point it is easy to install in campings and precarious situations.
• With an appropriate kite (I recommend the Rokkaku) we will have an efficient and easy feed antenna.
• If it is built with the wire branch made with another piece of identical coaxial cable (only using its braid like a simple conductor), can be anchored to a CATV street pole; this way it has a good chance of being hidden for the neighborhood. Another resource for the fight against the sinarchy anti-antenna that has sick our neighborhood minds...

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