A antena “FSL” – Um guia para principiantes

1 06 2013

Vantagens, peculiaridades e instruções passo-a-passo

Gary DeBock

Introdução – A introdução por Graham Maynard de uma antena loop de ferrite inovadora no início de 2011 foi o pontapé de um número imenso de experiências entre os membros da lista de discussão Ultralight e nelas foi descoberto rapidamente o potencial deste projeto. Antenas loop de grande porte com formatos os mais variados eram a referência em termos de rendimento para comparação com a FSL.

As antenas FSL ainda são caras e um pouco complicadas de construir, mas após o projeto e construção (e doação) de vários modelos menores, elas não são mais extremamente raras em nosso meio. Alguns poucos Dexistas agora podem desfrutar da excelente performance desta antena – caso saibam como usá-la para maximizar sua performance.

De fato existe uma curva de aprendizagem para o uso dela e nenhum Dexista deve esperar tornar-se um especialista da noite para o dia. Ainda que sua função básica seja similar a de uma loop com núcleo de ar, a largura da sintonia e distância de acoplamento indutivo para o rádio são fatores importantíssimos para o sucesso. Tentar usar uma antena FSL como uma loop com núcleo de ar não levará a bons resultados e, pior, fará com que o Dexista fique em dúvida se ela está de fato funcionando (como aconteceu comigo quando montei minha primeira FSL :-)).

Vantagens e desvantagens da antena FSL – esta antena proporciona ao Dexista alto ganho e baixo ruído em um pacote extremamente compacto. Entretanto há um custo e peso maior. Ela acaba sendo extremamente vantajosa em situações que o ambiente para instalação é estreito como penhascos em regiões oceânicas em que outras antenas de alto ganho não podem ser usadas. Em situações como esta a FSL demonstrou performance superior para captações transoceânicas tanto com receptores do tipo “ultralight” como SDRs (usando uma versão específica da FSL). A FSL também demonstrou superioridade ao proporcionar recepção com menos ruído que antenas loop de tamanho grande.

Tal performace é acompanhada de um preço – tanto dos componentes como peso. Ainda que vários artigos tenham sido publicados, as antenas FSL ainda não são tão populares. O custo de construção de antenas de qualidade alcança as centenas de dólares e ainda que a FSL funcione bem em quintais e outros espaços abertos, antenas do tipo loop com núcleo de ar são bem mais baratas.

Embora shacks fechados não sejam ambientes ideais tanto para antenas loop como FSL, a habilidade da última de proporcionar recepção com alto ganho em pouco espaço faz dela uma excelente opção para quem não tem condições de usar uma loop, que pode ultrapassar facilmente 1,5 metro. A relação custo/benefício é muito interessante e você deverá avaliar se as suas vantagens compensam o custo mais elevado.

Performance – Após duas grandes expedições costeiras e outras duas no outono o autor aprendeu alguns truques para extrair melhor performance dela. Há fatores que contribuirão muito para o sucesso no seu uso, independente do tamanho ou formato. Se possível, tente seguir as regras abaixo:

1) Use a antena longe de fontes de ruído e, se possível, longe da fiação elétrica. Os melhores resultados são obtidos em ambientes abertos onde a recepção com baixo ruído e excelentes nulos podem ser obtidos. A antena pode render de forma satisfatória em ambientes internos, mas haverá um certo comprometimento em seu rendimento por conta da existência de ruído elétrico.

2) Posicione a antena FSL em um local elevado (acima do solo) em uma superfície não-condutora, como uma mesa de madeira ou com tampo de vidro, mármore, etc. Resultados ideais podem ser obtidos ao usar a FSL em uma superfície isolante (como uma base de PVC) com ao menos 1,2 metro de altura (vide foto abaixo). A performance será maximizada.

3) A antena FSL não pode ser utilizada sob chuva sem algum tipo de proteção (pedaço de borracha, capa de chuva ou caixa plástica). Sem tal proteção a chuva interferirá na operação do capacitor variável, tornando a sintonia impossível (ainda que a chuva não a danificará permanentemente).

4) A sintonia do capacitor variável na antena FSL é muito estreita, especialmente em frequências mais altas. Um capacitor do tipo vernier é de grande valia, principalmente se usado em conjunto com um knob de tamanho grande. Por conta do sistema de sintonia ser de alto ganho o ajuste é muito estreito, causando atenuação em estações até mesmo 1 kHz distante da frequência selecionada. Embora tal sistema possa ajudar na rejeição de sinais de canais adjacentes, ele também faz com que a sintonia cuidadosa seja necessária para melhores resultados.

5) É possível sintonizar uma antena FSL simplesmente ouvindo a melhora de um sinal fraco quando a frequência da antena casar indutivamente com a do receptor usado, mas dependendo do equipamento esse processo pode ser um pouco mais complicado. Modelos analógicos geralmente resultam em um casamento mais fácil, mas modelos digitais como os ultralights da Tecsun (que possuem uma resposta de áudio mais lenta por conta da lentidão do processamento de mudança de frequência do chip Si4734) estão entre os mais difíceis. Em situações semelhantes a prática repetida é importantíssima, assim como o uso de outro receptor portátil com mais LEDs indicadores de sintonia (Sony ICF-2010, etc) para sintonia mais rápida da FSL na frequência desejada. Após algum tempo você poderá fazer esse procedimento com relativa facilidade até mesmo quando usar receptores ultralight da Tecsun.

6) A melhor distância para acoplamento indutivo entre a antena FSL e um receptor portátil também é crítica e demanda prática para melhores resultados e sempre que o modelo utilizado for trocado.

7) As antenas FSL podem não apenas implicar em melhoria de sinal por acoplamento indutivo quando o receptor é colocado alguns centímetros à frente do receptor como quando a poucos centímetros à esquerda ou direita – se a bobina do receptor estiver diretamente alinhada com algum dos bastões de ferrite da antena. Ambos métodos devem ser tentados quando uma estação DX apresentar sinal muito fraco. O acoplamento lateral geralmente funciona melhor nas versões da antena FSL com bastões de ferrite ao invés de barras.

8) Caixas plásticas são extremamente importantes para transporte da antena FSL e podem servir como proteção contra a água tanto para ela como o receptor utilizado. Todas as versões criadas pelo autor possuem uma caixa, item que é encontrado facilmente no comércio. Quando preenchidas com isopor ou algum outro material do gênero elas podem proteger a FSL em longas viagens e até mesmo quedas não esperadas durante expedições. Lembre-se que caixas plásticas e demais materiais de proteção são mais baratos que os ferrites da sua valiosa antena.

9) Uma das maiores vantagens das antenas FSL sobre as loops é o baixo nível de ruído, especialmente quando os sinais são fracos. Se você tiver uma fonte de ruído elétrico, girar a antena para anulá-lo é perfeitamente possível e pode inclusive ajudar na detecção direta da fonte caso faça o teste em locais diferentes.

10) A qualidade e profundidade de anulação desta antena é diretamente relacionada com a qualidade da RF do ambiente em que é utilizada. Para melhores resultados, a fiação elétrica, mesas de metal, calhas, etc devem ficar distantes da área de operação da antena. A qualidade do nulo também é relacionada com sua construção (a assimetria dos ferrites e a posição do capacitor variável bem como da bobina pode causar distorções no seu comportamento). Para melhores resultados na eliminação de sinais é recomendável o uso de uma superfície giratória.

11)  A FSL é uma antena pesada e necessita de estrutura forte tanto para uso em DXcamps como em casa. Praticamente todo o peso dela ocorre por conta dos múltiplos bastões de ferrite. Ainda que todo Dexista tenha por objetivo o máximo de ganho, planeje um limite de peso ao pensar em DXcamps em praias escuras ou encostas. O peso do modelo usado no versão 2012 para DXcamps (vide figura acima) foi limitado a 7,3 kg por questões de segurança.

12) As antenas FSL tem um visual um tanto sinistro que lembra cintos de dinamite e até mesmo metralhadoras. Elas tendem a despertar a curiosidade de pessoas fora do nosso hobby, especialmente agentes de segurança em aeroportos. Ao planejar uma DXcamp considere enviar a antena pelo correio para o local em que fará as escutas ou para o endereço de alguém que possa ajudá-lo nas proximidades. Por outro lado, sua aparência estranha pode ser vantajosa para manter distante os curiosos, especialmente se estiver usando a antena às três da manhã.

Operação passo a passo   Antes de usar sua antena FSL certifique-se de que ela esteja em uma superfície isolante e o mais distante possível de fontes de ruído elétrico, fiação elétrica, calhas, etc. Certifique-se de que os bastões de ferrite estejam frontalmente posicionados com relação a emissora desejada (seu nulo ocorre quando os extremos dos ferrites apontam para a emissora). Se você estiver em um ambiente externo e houver a possibilidade de chuva, esteja preparado com algum tipo de proteção para a antena (pedaço de borracha, capa de chuva, caixa plástica, etc).

1) Sintonize a emissora desejada em qualquer receptor com bobina para Ondas Médias (lembre-se que o Eton E1 não a possui). Os melhores resultados são obtidos quando o sinal está extremamente fraco ou mesmo inaudível antes do uso da FSL.

2) Para um receptor portátil em condições originais (sem bobina modificada), inicialmente posicione-o de forma que sua bobina fique a 7,5 cm à frente da bobina da FSL (vide foto acima). Para receptores com bobina modificada, posicione-o 18 cm à frente da bobina da FSL.

3) Antes de efetuar a sintonia no capacitor variável da FSL, certifique-se de que ele esteja em uma posição próxima da frequência do receptor portátil (vide foto acima). As placas do capacitor variável devem ser observadas para que você tenha ideia de tal ajuste (totalmente fechado para um sinal em frequência baixa, em meia volta para uma frequência média e quase totalmente aberto para uma frequência alta), economizando tempo para o próximo passo.

4) Lentamente sintonize o capacitor variável até que um aumento pronunciado na qualidade do sinal seja ouvido no receptor. Quando tal posição no capacitor variável for encontrada, faça a sintonia fina até que o melhor sinal seja recebido. Este passo tende a ser mais fácil em receptores sem o chip DSP Si4734 (presente em ultralights da Tecsun), mas pode ser feito com qualquer equipamento portátil com um pouco de prática. Se o receptor for sintonizado em uma frequência sem nenhum sinal fraco, a FSL apenas aumentará o nível de ruído de fundo na frequência (ainda que possa revelar algum sinal fraco em desvanecimento).

NOTA:  Para DXcamps e outras situações em que a sintonia rápida e precisa é essencial, um sistema alternativo usando o modo SSB de um receptor com vários LEDs indicadores de sinal é recomendado (vide foto acima). El pode fazer com que a ela ocorra em poucos segundos. Os detalhes de tal processo estão no passo abaixo.

4A) Usando um receptor com SSB (como o Sony ICF-2010), verifique a intensidade das portadoras de estações DX de interesse usando as memórias do equipamento. Quando algum dos sinais apresentar melhor intensidade e o ganho da antena FSL for desejado, posicione o receptor 7,5 cm à frente da bobina da FSL. Observando seus LEDs, sintonize lentamente o capacitor variável até que o máximo dos LEDs indicadores de sintonia fiquem acesos. Com isso a antena estará corretamente sintonizada para fornecer melhor ganho tanto para o receptor em SSB como qualquer outro portátil sintonizado na frequência da estação DX (um modelo ultralight, se desejado).

5) Uma vez que o capacitor variável da antena tenha sido sintonizado corretamente para permitir melhor acoplamento indutivo com o rádio, varie lentamente a posição dele para a bobina da FSL, pois o afastamento ou aproximação pode melhorar ainda mais o sinal. Por conta do alto ganho da antena este é outro ajuste crítico que pode auxiliar a extrair o melhor dela. A distância para melhor acoplamento indutivo pode variar de acordo com o receptor utilizado e frequência sintonizada.

6) A antena FSL pode ocasionalmente fornecer melhor acoplamento indutivo quando o rádio for posicionado a alguns centímetros lateralmente ao conjunto de ferrites. Tal opção funciona melhor em versões com bastões de ferrite (ao contrário dos modelos com barras). Como passo adicional para verificar se esse tipo de acoplamento é possível, mantenha o rádio inicialmente 7,5 cm ao lado e com a sua bobina interna alinhada a um dos bastões de ferrite da FSL. Após isso, varie lentamente a distância para a esquerda ou direita para maximizar o acoplamento indutivo. Se este método causar melhores condições de recepção, vá para o passo 7 – caso contrário, simplesmente coloque o rádio na posição indicada no passo 5 (em frente a bobina da FSL).

7) Uma vez que o capacitor variável da antena e a distância de acomplamento indutivo estejam otimizadas conforme descrito acima, a FSL estará preparada para fornecer o mais alto ganho na frequência escolhida. Tenha o cuidado de manter tais ajustes durante eventuais gravações (se desejado).

8) Para obter melhores nulos com a FSL, primeiramente remova o receptor da área de acoplamento indutivo da antena e gire o rádio para encontrar a melhor direção do nulo. Se necessário, afaste a frequência levemente alguns kHz da emissora interferente para que a melhor direção do nulo possa ser determinada. Feito isso, posicione o receptor em uma superfície plana na direção exata de anulação da emissora interferente. Gire a antena de forma que os bastões (ou barras) fiquem em paralelo com a bobina de antena do rádio (geralmente esta direção fica em paralelo com a parte frontal do gabinete do rádio). Uma base giratória pode ajudar bastante a executar este processo. Dependendo dos vários fatores descritos no item “Performance”, acima do passo 10, o nulo pode ser muito profundo ou bastante superficial. Resultados melhores são obtidos em ambientes externos e quando a construção da antena causar o mínimo de deterioração em seu padrão de recepção (usando ferrites de forma o mais simétrica possível e com fiação tendo o mínimo de desvios na chegada ao capacitor variável).

Sumário – A antena FSL possui potencial para transformar completamente nossa experiência no hobby – especialmente a busca de sinais fracos em locais sem muito espaço. Seu alto ganho é diferente de qualquer outra antena e a performance para quem saiba operá-la não tem igual. Seja para uso em um pequeno shack ou um uma encosta, a FSL proporcionará excelente ganho para seu tamanho – uma vez que você aprenda a operá-la. O autor espera que este artigo permita a você extrair o máximo da FSL e assim obter a incrível satisfação resultante do seu uso!

73 e bons DX,

Gary DeBock (Puyallup, WA, EUA)

Adendo – a versão “broadband” da FSL – A versão para banda larga da FSL foi um conceito idealizado por Chuck Hutton, que acreditava que o sistema de frequência única otimizada da antena pudesse ser modificado para permitir a usuários de SDRs desfrutar do mesmo rendimento que os proprietários de receptores ultralight em expedições Dexistas a regiões marítimas estavam obtendo (com o benefício adicional de gravação do espectro). O interesse e envolvimento de Chuck foi essencial para este projeto que ganhou força após duas expedições com receptores ultralight em Oregon no último verão.

Após uma expedição em Agosto de 2012 ao penhasco Rockwork 4, ao sul de Cannon Beach, tanto Chuck como Guy Atkins desenvolveram versões para banda larga da FSL removendo o capacitor variável e adicionando um amplificador de alto ganho entre a FSL e o SDR Perseus para obter melhor performance. A versão de Guy usou o amplificador Wellbrook FLG100LN entre a versão de 7 polegadas da FSL e o Perseus, obtendo excelentes captações Trans-Pacífico durante uma DXpedition a Cape Perpetua (Oregon) em Setembro. Tal versão da FSL foi copiada pelo Dexista Walt Salmaniw, de Victoria, durante uma DXpedition ao penhasco Rockwork em outubro e com ela também obteve excelentes captações Trans-Pacífico com o Perseus.

A descrição de Guy da FSL para banda larga pode ser vista abaixo, juntamente com duas fotos mostrando a aparência da antena (acima) e sua instalação no teto do carro (abaixo). O principal atrativo desta versão da antena é que o dexista pode simplesmente dirigir até o local em que pretende fazer suas captações e gravar o espectro com seu SDR – sem a necessidade de montar bases de PVC, fios ou quaisquer outros componentes da antena. Isso é algo para deixar qualquer Dexista ultralight com inveja!

Adendo de Guy Atkins (usado com permissão):  Com o encorajamento de Gary, o fornecimento de uma versão convencional da FSL e a ajuda de Chuck Hutton com fórmulas e medições de impedância  eu pude converter a antena em uma versão para banda larga (não sintonizada) para gravações de toda a faixa com o SDR Perseus. A antena me acompanhou até o Oregon em uma caixa presa ao teto do veículo de férias da família. A versão de 7 polegadas da FSL foi convertida para banda larga com a remoção do capacitor variável e adição de um amplificador para antena Flag da Wellbrook modelo FLG100LN.

Uma foto da modificação pode ser vista acima e abaixo está a da caixa de transporte. Testes em casa mostraram que a antena funciona perfeitamente bem no teto da SUV… não há necessidade de sofrer com vento, frio e possíveis chuvas em sua DXpedition! Fiz os meus DX do conforto do assento do motorista com o notebook e o Perseus no console do carro. Me senti um pouco culpado ao desfrutar de tanto conforto sabendo que Gary enfrentou todas essas intempéries. Obrigado por desbravar mais esse paraíso Dexista,, Gary. :^)

Enquanto estive em Puyallup pude verificar que a versão banda larga da FSL captou sinais Trans-Pacífico (Tahiti em 738 kHz) igualmente bem em comparação com uma antena Wellbrook K9AY. Baseado neste resultado estou seguro que esta antena funcionaria bem em qualquer situação de DXpedition.

Artigo traduzido mediante autorização do autor. A publicação em qualquer outro meio é expressamente proibida.

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