Cómo construir una antena de 1090 MHz: spider, colineal y plano de tierra

Quien monta su propio receptor ADS-B se da cuenta enseguida: el dongle SDR es intercambiable; la antena, no. Ella decide si solo ves la aproximación a tu aeropuerto de casa o aviones en crucero mucho más allá del horizonte. Lo bueno es que construir una antena de 1090 MHz es uno de los proyectos caseros más agradecidos que hay. Basta con unos centímetros de cable, un conector y algo de cable coaxial. En esta guía tienes las medidas de las tres formas de construcción probadas (plano de tierra, spider y colineal coaxial), el cálculo que hay detrás y los errores que casi todo el mundo comete la primera vez.

La respuesta corta

Para empezar, construye una antena spider: un radiador vertical de unos 69 mm y entre cuatro y ocho radiales de la misma longitud, curvados unos 45 grados hacia abajo. Si quieres más alcance, construye una colineal coaxial con ocho tramos de cable RG-6 de unos 116 mm cada uno. Monta ambas antenas en vertical, porque las señales ADS-B tienen polarización vertical, y lo más alto y despejado posible.

El receptor completo con Raspberry Pi, dongle y software lo describe la guía Cómo construir un receptor ADS-B. Aquí tratamos solo la pieza que marca la mayor diferencia.

La física en tres frases

Los aviones emiten sus mensajes ADS-B a través del transpondedor Modo S en 1090 MHz; cómo funciona técnicamente lo explica el artículo Transpondedor Modo A, C y S. Una antena trabaja mejor cuando su longitud guarda una relación fija con la longitud de onda. La longitud de onda sale de dividir la velocidad de la luz entre la frecuencia: 299 792 km/s entre 1090 MHz da unos 275 mm.

De ahí salen las medidas básicas:

Fracción	Longitud en el aire	Para qué
λ (onda completa)	≈ 275 mm	base de cálculo
λ/2	≈ 137,5 mm	dipolo, elementos de media onda de cable
λ/4	≈ 69 mm	radiador y radiales del plano de tierra y de la spider
λ/2 × 0,85	≈ 116 mm	elemento de una colineal de cable coaxial RG-6
λ/4 × 0,85	≈ 58 mm	stub de cuarto de onda de RG-6

La tercera frase es la más importante: en un cable, la onda es más corta que en el aire. El dieléctrico entre el conductor interior y la malla frena la propagación. El factor de velocidad (en inglés, velocity factor) indica cuánto. En el cable de satélite de espuma suele rondar 0,85; en el cable de polietileno macizo es bastante menor. Para antenas de cable suelto no importa; para elementos de cable coaxial es decisivo.

Forma 1: el plano de tierra

El plano de tierra (ground plane) es la forma original de la antena de cuarto de onda. Un radiador vertical de unos 69 mm se apoya sobre un contrapeso, que es una superficie metálica o varios radiales que salen en horizontal desde su base. El radiador va al conductor interior del cable y el contrapeso, a la malla.

Quizá ya tengas la variante más sencilla en un cajón: la antena de varilla con base magnética que acompaña a muchos dongles SDR. En la comunidad de los feeders de FlightAware es un truco clásico para principiantes recortar su varilla hasta unos 67 mm y colocar la base magnética sobre una lata, una placa metálica o una bandeja de horno. La superficie actúa como contrapeso, y la antena recibe ya claramente mejor que antes.

Material para un plano de tierra con radiales:

• un conector hembra de panel (N, SO-239 o F) como base
• cinco trozos de hilo de cobre, de entre 1 y 2 mm de grosor y unos 10 cm de largo cada uno para cortar a medida
• cuatro tornillos pequeños con tuercas o estaño para los radiales
• cable coaxial con el conector adecuado y, si hace falta, adaptador para el dongle SDR

El radiador lo sueldas al pin central del conector y los cuatro radiales los fijas a los orificios de montaje de la brida. El radiador se mide desde el borde superior del conector hasta la punta; los radiales, desde el punto de sujeción.

Forma 2: la spider

La spider es un plano de tierra con los radiales curvados hacia abajo, y una de las antenas caseras más populares para ADS-B. El nombre viene de su aspecto: con cuatro, seis u ocho patas inclinadas parece una pequeña araña.

En unas instrucciones de montaje muy citadas del foro de FlightAware se describe así la variante de seis patas: el radiador mide 69 mm desde el borde superior de un conector F hasta la punta, los radiales miden 69 mm desde el punto de doblez hasta la punta y están curvados unos 45 grados por debajo de la horizontal. Como hilo sirve el conductor interior de unos 1 mm del cable RG-6; también vale un hilo más grueso. En esta variante no se suelda nada: todo se sujeta con conector, tuerca y arandela.

¿Por qué la inclinación? Los radiales curvados modifican la impedancia en la base y la radiación hacia abajo. En la práctica, para la recepción significa que la antena se adapta mejor al cable y «mira» algo más plano hacia el horizonte. Según un pie de foto de las instrucciones, la versión de ocho patas rinde mejor que la de cuatro, pero no aporta datos de medición. Cuatro radiales son un buen comienzo.

Variante especial: la cantenna

Una variante de culto en el mundillo de los feeders es la cantenna: un radiador de cuarto de onda sobre una lata de bebida o de conservas vacía, que hace de contrapeso. También aquí las instrucciones del foro indican 69 mm de radiador con el conductor interior de un cable RG-6; el constructor, sin embargo, notificó mejor recepción con hilo aislado tras acortarlo a 66 mm. La cantenna es más un experimento para el alféizar que una solución permanente para el tejado.

Forma 3: la colineal coaxial

Cuando la spider funciona y quieres más, la colineal coaxial (a menudo llamada «CoCo») es el siguiente paso. Apila varios tramos de media onda unos sobre otros. El principio: en lugar de repartir la energía por igual en todos los ángulos de elevación, una antena apilada concentra su sensibilidad en el horizonte. Justo ahí están los aviones lejanos en crucero, y son ellos los que marcan el alcance.

El truco de la construcción coaxial: en cada unión se intercambian el conductor interior y la malla. El conductor interior de un tramo va a la malla del siguiente y viceversa. Así, las caras exteriores de los tramos radian en fase y la antena se comporta como varios dipolos apilados.

Medidas y material

Unas instrucciones de montaje muy detalladas de un radioaficionado en balarad.net calculan así: media longitud de onda, 137,5 mm, por un factor de velocidad de 0,85 da unos 116 mm por elemento. Se usaron cable RG-6 de 75 ohmios con factor 0,85 y un cable de 50 ohmios con factor 0,83, con la misma longitud de elemento en ambos casos.

Material para una colineal de ocho elementos:

• unos 1,5 m de cable coaxial de espuma con factor de velocidad conocido (por ejemplo, RG-6)
• un tubo de plástico (PVC) de aproximadamente 1 m de largo como carcasa, más un tapón final
• cinta aislante, tubo termorretráctil, algo de pegamento
• un conector en el extremo inferior (F o SMA, según el receptor)
• opcionalmente, una resistencia de terminación de 75 o 50 ohmios en el extremo superior

Cómo proceder

1. Corta los elementos: corta ocho tramos exactamente de la misma longitud. En la malla mides los 116 mm; el conductor interior sobresale unos 50 mm por cada extremo, porque se necesita para la unión y para la estabilidad.
2. Conecta en cruz: une el conductor interior que sobresale del elemento 1 con la malla del elemento 2, y el conductor interior del elemento 2 con la malla del elemento 1. Un trozo de cinta aislante entre los elementos evita cortocircuitos.
3. Mide tras cada paso: con un polímetro, comprueba que no haya cortocircuito entre el conductor interior y la malla en el extremo inferior. Una vez que la antena está en el tubo, apenas podrás encontrar un fallo.
4. Terminación arriba: el constructor coloca una resistencia acorde con la impedancia del cable en el extremo superior, pero él mismo escribe que no es necesaria para una buena recepción. Sirve sobre todo para facilitar la prueba de continuidad de los elementos y descarga la carga estática.
5. Instala y sella: introduce la cadena en el tubo, pega y sella el conector abajo y pon un tapón final arriba.

Un detalle adicional de las mismas instrucciones es un stub de cuarto de onda: un trozo de cable coaxial cortocircuitado en el extremo, de unos 58,5 mm, en la conexión de la antena. A 1090 MHz actúa como una resistencia alta y apenas resta recepción; en otras frecuencias, en cambio, tiene baja impedancia, y puesto a tierra puede además descargar la carga estática. Para la primera construcción es opcional.

Las tres formas, comparadas

Criterio	Plano de tierra	Spider	Colineal coaxial
Tiempo de montaje	menos de 1 hora	aprox. 1 hora	una tarde
Material	conector hembra, hilo, tornillos	conector, hilo, a veces conector hembra	1,5 m de coaxial, tubo de PVC, piezas pequeñas
Tolerancia a fallos	alta	alta	baja, cada unión cuenta
Recepción cerca del horizonte	correcta	correcta, algo más plana	la más fuerte
Resistencia a la intemperie	buena con sellado	buena con sellado	muy buena dentro del tubo
Ideal para	alféizar, primera prueba	tejado, balcón, iniciación	instalación fija en el tejado

Si prefieres comprar a construir, encontrarás un resumen en Comprar receptores y kits ADS-B ya hechos.

Cable, conectores y pérdidas

A 1090 MHz el cable coaxial se come bastante señal, y tanto más cuanto más fino y largo es. En el foro de FlightAware se advierte expresamente de que el RG-6 atenúa tanto a partir de unos 5 m de longitud que puede merecer la pena un preamplificador. De ahí salen unas cuantas reglas básicas:

• Cable lo más corto posible. Cada metro de menos es alcance regalado.
• Cable grueso y de espuma en lugar de cordones finos. Un cable de antena barato y de muchas pérdidas estropea cualquier antena.
• Pocos empalmes. Cada adaptador entre F, N, SMA y MCX resta un poco y es una posible fuente de fallos.
• El amplificador, en la antena, no en el receptor. Un preamplificador de bajo ruido (LNA) justo en el mástil compensa las pérdidas del cable. Cómo funciona y cuándo ayuda un filtro de 1090 MHz lo explica la guía Aumentar el alcance ADS-B con LNA y filtro.

Qué dongle va en el otro extremo también influye en el resultado: algunos modelos ya llevan amplificador y filtro integrados. Más en la comparativa de dongles SDR para ADS-B.

Errores típicos al construirla tú mismo

• Medir mal. El radiador cuenta desde el punto en que sale del conector, no desde la soldadura del interior. Los radiales se miden después de doblarlos.
• Olvidar el factor de velocidad. Quien corta los elementos de la colineal a 137 mm en lugar de unos 116 mm construye una antena para una frecuencia muy distinta.
• Elementos desiguales. En la colineal cuenta la uniformidad. Mejor construir una plantilla de corte de madera que medir cada elemento por separado.
• Cortocircuito en el tubo. Una sola astilla de hilo entre el conductor interior y la malla deja la antena inutilizada. Mide después de cada paso.
• Antena tumbada. El ADS-B tiene polarización vertical. Una antena montada inclinada o en horizontal desperdicia mucha señal.
• Humedad. El agua en el conector o en el cable empeora la recepción poco a poco. Todo lo que quede en el exterior debe sellarse a conciencia; encontrarás consejos en el artículo Receptor ADS-B en exteriores.

Probar y comparar

Si tu antena nueva es mejor, no lo ves por intuición, sino en las cifras. Compara durante al menos un día entero, mejor varios: número de mensajes recibidos por segundo, número de aviones con posición y alcance máximo en todas las direcciones. Cómo evaluar estas estadísticas con graphs1090 lo muestra la guía Medir el rendimiento de recepción.

Importante: cambia siempre una sola cosa a la vez. Si cambias de antena y de ubicación el mismo día, no sabrás qué ha marcado la diferencia. Y solo después merece la pena ajustar milímetros. Casi siempre, un sitio mejor aporta más que la longitud perfecta. Dónde colocar mejor la antena y cómo fijarla lo explica Encontrar la mejor ubicación para la antena.

Con una antena potente también se beneficia toda la red: cuantas más estaciones de buena recepción cubren una región, más fiable es la localización de aviones sin posición ADS-B propia mediante multilateración (MLAT). Puedes compartir tus datos, por ejemplo, a través del feeder de Flightradar24 o con ADS-B Exchange y otras redes comunitarias. Qué hay que tener en cuenta desde el punto de vista legal al recibir y compartir lo resume el artículo Recibir datos ADS-B: la situación legal.

¿Y en el spot?

No toda antena tiene que vivir en el tejado. Una spider pequeña o una antena de varilla recortada sobre una superficie metálica cabe en cualquier bolsa de fotografía y, junto con el dongle, el móvil y una batería externa, convierte cualquier lugar de spotting en una pequeña estación de recepción. Cómo funciona esto sobre la marcha lo describe Recepción ADS-B móvil en el spot. Cómo usar los datos en directo para tu spotting en general lo muestra la guía Seguimiento de vuelos con ADS-B para spotters.

Conclusión

Una antena propia de 1090 MHz es geometría más un poco de esmero. De 275 mm de longitud de onda salen todas las medidas: unos 69 mm para el radiador y los radiales de un plano de tierra o una spider, y unos 116 mm por elemento de una colineal de RG-6. La spider es la iniciación ideal; la colineal, la mejora para un sitio fijo en el tejado. Y sea cual sea la forma que elijas, un lugar despejado y alto, un cable corto y conectores estancos aportan más que el último milímetro.