The "Pamperita" antenna. LU 6ETJ

Presentamos aquí una configuración con algunas particularidades que la hacen novedosa y atractiva para ciertas situaciones. No la hemos visto en la literatura amateur ni en la profesional que disponemos, por ello creímos que hacía falta nombrarla (de estar equivocados, con gusto conservaremos su designación original y daremos crédito debido a su autor).

We present a simple antenna with some particularities that make it novel and attractive for some situations. We have not seen it in the amateur neither professional literature we have; for that reason we believed, it was necessary to name it (if we were mistaken, with pleasure will keep its original name and we'll give the due credit to his author).

Resultaba un tanto vanidoso asociarla a nuestros nombres o distintivas y, por otra parte, también queríamos llamarla con algún nombre criollo que se identificara con nuestras historias y recuerdos; elegimos el fiel corcel de las historietas del indio Patoruzito y resolvimos bautizarla "Pamperita". Un nombre más técnico podría ser "Doblete multirresonante con su propia línea de trasmisión" o algo parecido. Pamperita es más fácil...

We found a little vain associate it to our names or callsigns and, on the other hand, we also wanted to call it with some creole name that was identified with our dear histories and memories; we choose the faithful horse of the Indian Patoruzito comic, and we decide to baptize it "Pamperita". A more technical name could be "Multirresonant doublet with traps on its own transmission line" or something similar. Pamperita is easier...

El proceso lógico que nos llevó a este diseño parte de una antena monobanda descrita por primera vez en QST de Agosto de 1991 por James Taylor, con el nombre de "Resonant feed line dipole", la encontré por primera vez en el Radio Amateur Handbook de la ARRL de 1996, pág. 20-17 y más tarde en el sitio web de Montgomery Northrup (N5 ESE): http://www.io.com/~n5fc/rfd.htm mientras buscaba ideas prácticas de antenas para izar con barriletes (cometas-papalotes). (Hugo Martínez -LU 9DR- la halló en QST).

The logical process that took us to this design born of a monoband antenna first time described in QST of August of 1991 by James Taylor, named "Resonant feed line dipole", I found it for the first time in "ARRL Radio Amateur Handbook" 1996, p. 20-17 and later in Montgomery Northrup (N5 ESE) website: http://www.n5ese.com/rfd.htm while I was looking for antenna practical ideas to raise them with small kites. (Hugo Martínez -LU 9DR- found it in QST).

La primera modificación al diseño original consistió en sustituir el choke original de la monobanda por lo que creemos es una forma novedosa de aprovechar una línea de trasmisión como tal y como trampa resonante paralelo simultáneamente, pues la impedancia que él podía proveer no resultaba suficiente para ser aplicado sobre el extremo del dipolo formado.
Para elevarla a un valor conveniente mediante el choke haría falta aumentar las espiras y por ende el peso, condición inconveniente para un barrilete; eso me llevó a la idea de sustituirlo por una trampa, confeccionada haciendo resonar la parte exterior de la malla del coaxil arrollada en forma de bobina con un capacitor en paralelo (para una explicación más detallada, ver en esta misma web el artículo titulado: "La Jeringa revisada" , una mejora al "Resonant Feed Line Dipole").

The first modification to the original design was replace the original coaxial wounded choke per what I believe it is a novel form of using a transmission line as a parallel resonant trap at the same time as a conventional transmission line, because the impedance provided by choke was not enough to be applied on the dipole end.
To arise Z to a higher value with choke would be necessary to increase turns and so its weight also; ¡bad condition for a small kite!; that took me to the idea of substituting the choke by a trap, resonating the external part of the coaxil braid making a winding with it and connecting to it a parallel capacitor (for a detailed explanation, to see in this same web: "The revised Syringe", an improvement to the "Resonant Feed Line Dipole").

Hugo, con quien había realizado los experimentos en la monobanda original, propuso una magnífica idea: agregar más trampas y convertirla en multibanda, lo cual, por supuesto ampliaba sus posibilidades prácticas. Su idea me entusiasmó de inmediato y por eso considero que legítimamente él es coautor del "invento"...

Hugo, with I had carried out the experiments in original monoband, proposed a magnificent idea: add more traps and transform it into multiband; of course that increased its practical possibilities; His idea delighted me immediately and for that reason I think he is rightfully co-author of the "Invention"...

La Pamperita es un doblete multibanda para HF, conmutado con trampas, alimentado por su extremo físico (no su extremo eléctrico, como enseguida veremos), que posee propiedades eléctricas y radiantes muy similares a las del dipolo multibanda con trampas estándar, proporcionando, en principio, similar diagrama de radiación e impedancias de alimentación.
No exige transmatch, acoplador o adaptador de impedancias como los sistemas usuales alimentadas directamente al extremo (Hertz-Zeppelin o similares), tampoco produce diagramas de radiación complicados a menudo indeseables como la Hertz operando en armónicos o la popular G5RV..

The Pamperita is a HF multiband doublet, commuted with traps, fed from its physical end (not its electric end, as soon we'll see). It has electric and radiation properties similar as a standard multiband dipole with traps, providing in principle similar radiation pattern and feeding impedances.
It does not need transmatch, coupler or impedance adapter like the common systems fed directly to the end (Hertz-Zeppelin or similar), neither produces complicated and normally undesirable radiation patterns as a Hertz operating in harmonics or the popular G5RV.

Como dije, no hemos visto esta configuración en la literatura amateur o profesional, aún así, es posible que el diseño preexista porque su simplicidad y practicidad lo hace casi obvio. Tampoco hemos visto en la literatura esta forma de hacer que un cable coaxil sea, simultáneamente, una línea de trasmisión y una trampa utilizando el lado exterior del blindaje de la línea de trasmisión, aunque esto también resulte casi una obviedad...Por estas razones creemos que la Pamperita es novedosa en más de un sentido.
"Novedoso" no es un valor en si mismo; interesa saber si puede aportar alguna ventaja operativa y/o funcional o algún progreso. Estamos seguros que el lector pronto advertirá sus posibilidades prácticas.

As I said, we have not seen this configuration in amateur or professional literature, even so, it is possible the design preexists because its simplicity and practicality makes it almost obvious. Neither we have seen in the literature this way of making a coaxial cable be, simultaneously, a transmission line and a trap using the outer side of the transmission line shielding, although it is also almost an obvious thing... For these reasons we believe that the Pamperita is a novel approach in more than a sense.
"Novel" it is not a "real" value; interests to know if it can contribute to some operative and/or functional advantage or some progress. We are sure the reader soon will notice his practical possibilities.

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...!

To understand the operation principle we should remember that when applying RF, the external region of a coaxial 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 conventional insulating material existed between them. These two conductive surfaces, although it seems strange, are isolated by the same conductive material...!

Este interesante fenómeno se produce por el 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 penetrarlos, gracias a ello, podemos aprovecharlos como blindajes de RF).

This interesting phenomenon takes place for the known "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 it, we can use them as RF 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, coaxial 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 practical purposes, it behaves as a hollow conductor for whose interior the real transmission line runs...

En el dibujo vemos un corte transversal de un coaxil. En anaranjado se representa la malla de cobre y el conductor central, en blanco el aislante. Las corrientes de la línea de trasmisión propiamente dicha, serían las circunferencias rojas. La corriente que circula por la parte exterior se representa en azul, esta corriente puede ser absolutamente independiente de las que circulan por el interior de la malla.

In drawing we see a coaxial line traverse cutting. In orange is represented the copper braid and the central conductor, in white the insulating plastic material. Normal transmission line currents would be the red circumferences. Possible current circulating on the external part of the braid is represented in blue; this current can be absolutely independent of those that circulate in the inner part of the braid.

Comprendiendo que la superficie exterior del cable coaxil en realidad no forma parte de la línea de trasmisión, podemos visualizarla como un conductor separado concéntrico; nosotros aprovecharemos este conductor independiente para construir con él una de las ramas de nuestro dipolo (como en el diseño original) y las bobinas de las trampas conmutadoras de banda.

Understanding that the external surface of the cable coaxil in fact is not part of the transmission line, we can visualize it as a concentric separate conductor; we will take advantage of this independent conductor to build with it one of the dipole leg (as the original design) and the coil for the traps.

Como vimos, la verdadera línea de trasmisión está en "interior" de la malla del coaxil, la línea encontrará al final de su recorrido (su lado derecho en la figura), un conductor unifilar, soldado al conductor interior de la línea, el que pasará a ser la rama derecha del dipolo, (el abultamiento representaría la soldadura), en ese mismo punto, la superficie conductora interior de la malla se comunica eléctricamente (para la RF) con el lado exterior de la ella misma, únicamente en el punto señalado con la flecha, gracias a eso, la superficie exterior (azul) pasa entonces a comportarse como la rama "izquierda" del dipolo. Naturalmente, la malla en este punto, físicamente, no se conecta a ninguna parte.

A we saw, the true transmission line is in "inner surface" of the coaxial cable shield, the line will find at its end (its right side in the figure), an unifilar wire soldered to the central conductor of the line, this plain wire become the right dipole leg, (the bulge represent the soldering), in that same point, the inner surface conductor of the shield connects electrically (for the RF) with the outer side of itself, only on the point pointed with the arrow, thanks to that, the outer surface (blue) becomes the "left" dipole leg. The shield on this point physically is not connected to anything, it seems "open", but it isn't so, you see?

Resumiendo: al final de la línea nos encontramos con 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. Un posible montaje práctico de la pieza que sirve de centro de dipolo se muestra en la fotografía siguiente.

Summarizing: at the end of the line we meet with two branches of a dipole, on the right is the unifilar conductor, on the left the outer surface of coaxial shield. A possible practical assembly that serves as dipole center is shown in the following picture.

Para que la longitud de la rama constituida por la parte externa de la malla tenga el cuarto de onda reglamentario (medio dipolo), es necesario interrumpir la RF que circula por ella en un punto situado a un cuarto de onda, contando desde el centro; por supuesto no podemos cortarla simplemente, pues cortaríamos también la superficie interior que, como vimos, si, forma parte de la línea de trasmisión. Aquí es donde aparecen las trampa "raras" que pasaremos a describir.

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-wavelength 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…

Aunque son bien conocidas las trampas para antenas realizadas con secciones de cable coaxil sintonizadas con su propia capacidad, no debemos confundirlas con las trampas de la Pamperita, pues aquellas son radicalmente diferentes, en todo caso las de la Pamperita serían idénticas a una trampa convencional construida con un alambre común y su capacitor en paralelo.

Although antennas traps built with coaxil cable sections tuned with its own capacity are well-known, we should not confuse them with Pamperita's traps, because those are radically different, those of the Pamperita would be identical to a conventional trap made with a plain wire and a parallel condenser.

El truco en la Pamperita consiste en que la misma línea de trasmisión al tiempo que alimenta al dipolo y forma una de sus ramas, como acabamos de explicar, se constituye simultáneamente en una o más trampas resonante paralelo mediante el artificio de arrollarla sobre si misma y conectar en la malla un capacitor con características adecuadas a la potencia y frecuencia de trabajo, ¿simple verdad?

The Pamperita's trick consist in that the same transmission line at the time that feeds the dipole and form one of its legs, as just explained, it makes simultaneously one or more parallel resonant traps by means of the artifice of winding a coil with the coaxial cable and to connect on its braid the capacitor, very simple...

Así, en el lugar donde corresponda interrumpir el circuito para la RF se arrollarán algunos centímetros de la línea formando una bobina solenoide, conectando entre los extremos del tal arrollamiento un capacitor en paralelo (ver la figura) de la capacidad y tensión de trabajo adecuada. Nótese que este capacitor se conecta entre dos partes del lado exterior de malla del coaxil y en ninguna modo con el conductor central del mismo.

This way, on the place where it corresponds to interrupt the circuit for the RF, some few turns of the same coaxial cable winded as a solenoid form, connecting between the ends of the such coil a parallel condenser (see figure) of the capacity working tension accord to the power. Notice you that this capacitor is connected only between two point of the outer side of the coaxil braid, and in no-way with the central line conductor.

Los valores numéricos de L y C de estas trampas pueden ser exactamente los mismos que los de cualquier trampa de antena convencional de nuestro agrado por lo que podemos repetir un diseño anterior exitoso aplicando el nuevo concepto que nos permitirá alimentar al sistema por su extremo.

Numeric L and C values of that traps can be exactly the same ones that any trap of conventional antenna we like; we can repeat a successful previous design applying the new concept that will allow feed to the system from its end.

Nótese en el dibujo que del lado del coaxil hay dos trampas, mientras que del lado del alambre una sola, esto es lógico puesto que la trampa más cercana al equipo (la de 80 m, que establece el largo máximo del dipolo en su banda más baja, está sustituida por un simple aislador en la rama de la derecha, para los fans de la simetría nada impide reemplazar el aislador por una trampa, pero no es necesario.

Notice on drawing there are two traps on the "coaxial leg" of dipole, while on the wire leg there is only one, this is logical since the trap nearest to the transmitter (that of 80 m that set the maximum dipole length on its lower band, is substituted by a simple insulator on the end of the right leg, for symmetry's fans nothing prevents to replace the insulator for a trap, but this, it is not necessary.

En la práctica cotidiana acostumbramos a montar las antenas utilizando aisladores en los extremos, los que se hacen firmes a sus puntos de anclaje o sujeción mediante cables o alambres que también son conductores, sin tener en cuenta sus efectos de autoinducción con la antena (que los hay y son notables). Estos originan corrientes de RF en dichos conductores dependientes de su longitud y disposición mecánica, las que afectarán un poco el diagrama de radiación y la impedancia (ver el artículo ¿Cómo sujetas tus dipolos? en este mismo sitio web).

In daily practice we usually mount wire dipoles with insulators on its ends, those insulators become firm to their fixing points with wires that perhaps are conductive without keeping in mind its mutual induction effects with the antenna. In these wires are induced RF currents depending of its length and mechanical disposition, they affect the radiation diagram and antenna impedance a little.

En un montaje de dipolo convencional con la bajada perpendicular al centro, eso será prácticamente todo lo que normalmente sucederá, pero en nuestro sistema uno de los elementos de sujeción del "dipolo" es la propia línea de trasmisión coaxil que vincula la antena con nuestro equipo, por lo tanto la corriente que en el dipolo común es inducida sobre el alambre de sujeción aquí lo hará sobre la superficie exterior del blindaje y, por medio de ella podrá alcanzar nuestro shack de trasmisión si no se toman alguna sencilla medida para evitarlo. No debe temerse a estas corrientes más que a cualquier otro alambre que este cerca de la antena y llegue al shack, tal como la bajada de otra antena cercana

In a dipole conventional mount with feed-line perpendicular to the center, that will be practically all that will usually happen, but in our system one of the "dipole supporting wires" it is the same coaxial transmission line linking the antenna with our rig, therefore the induced current on the supporting wires of a standard dipole here will do it over the external surface of the coaxial shield and, by it, will be able to reach our shack if we don't take some simple measures to avoid it. We should not be feared to these currents more than to any other wire passing near the antenna and arrive to the shack, just as another near antenna feeders

La medida preventiva puede consistir en un sencillo choke que se hace arrollando algunas espiras del cable de bajada. Puesto que ellas estarán a nivel del suelo o la entrada al QTH, su peso ya no tendrá mayor importancia.
Esta situación no necesariamente se constituirá en problema puesto que muy a menudo sucede algo similar con la bajada común cuando ella no desciende perpendicular al dipolo o cuando no se emplea balun, así que no es de temer.

Preventive measures may consist on a simple choke made it winding some turns of the feed-line (such a choke balun). Since it will be at QTH entrance level, its weight will no longer have importance.
Anyway, this situation will not necessarily is a problem since very often something similar happens with normal feeders when they aren't perpendicular to dipole or when balun is not used, so, it is not so fearing.

Ventajas de la Pamperita

Esta antena es muy interesante porque

Físicamente está alimentada por el extremo, aunque eléctricamente en realidad lo está por el centro como en el doblete convencional.
Por esta razón no exige transmatch: su impedancia semejante a la de un dipolo común.
Tampoco requiere toma de tierra pues es una Hertz alimentada al centro.
El extremo del dipolo más cercano al equipo (donde está montada la última trampa), puede estar bastante alejado de la pared reduciendo las pérdidas respecto de una Hertz alimentada al extremo con un sintonizador en la entrada al shack.
Resulta ideal para cuando tenemos un solo punto alejado de anclaje.
Es fácil de montar como "Slooper".

Pamperita advantages

This antenna is interesting because:

It is fed physically by the end, although electrically in fact, is fed by its center, like the conventional doublet.
For this, it doesn't demand transmatch: its impedance is almost the same of a normal dipole.
Neither it requires any earth grounding because it is a real center-feed Hertz.
The dipole end near to the rig (where it is mounted the last trap), can be quite far from the entrance wall reducing losses compared with an end fed Hertz with a tuner mounted on the shack entrance.
It is ideal when we have only a single far fixing point.
It is easy to mount as "Slooper."

Montaje "encubierto" (stealth)

Si se construyen (sobre todo una monobanda) 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.

Stealth mounting

If it is built (mainly a monoband one) with the wire branch made with another piece of identical coaxial cable (only using its braid like a simple conductor), it can be made anchored to a CATV street pole, this way has good chance of being hidden for the neighborhood.

Pictures of some traps and hardware made by Hugo Martínez (LU 9DR)

Three trap constructive variants.	Internal sights. You can see tuning capacitors inside.

A center made to avoid mechanical stress on the soldering between the coaxial center conductor and the plain wire other leg.	Variant to use the center as standard dipole (two branches) or Resonant Feed Line Dipole (removing the left wire shown connected to the coaxial braid by a terminal and fixing screw).

Generalities about the traps

(Valid for antenna traps in general).

So that the trap be effective, it is necessary that its impedance be much bigger that the impedance on the end of the dipole arm 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 and capacitor Q and also of 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 is about 8900 ohms; that is the value shown in the yellow square (imprecision 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, 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) he/she falls to about 50000 ohms. A trap formed with a 5 mH inductor in parallel with a capacitor with a 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 can see in my article: "The trap Balun").

Tip: Recuerde que estas mismas trampas realizadas con cable coaxil cuando se intercalan en el punto de alimentación de un dipolo común pueden utilizarse como "Choke Balun" (el nombre correcto sería "trampa balun") para antenas monobanda que operen en la banda para la cual la trampa resuena.

Building data for 80 y 40

(Calculating and testing by Hugo Martínez - LU 9DR)

Tip: Do remember that same traps (the coaxial ones) when inserted in the feed point of a standard dipole antenna can act as "Choke Balun" (the correct name would be "Trap balun") for monoband antennas operating on band where the trap resonates).

¡Symbol font required! (inductances in micro Henrys)

Band	80 m	40 m
Coaxial cable coils (RG-58 type, ¡with jacket!)
Coil diameter	63 mm	63 mm
Coil length	67 mm	40 mm
Turns (close wound)	12.25	6.75
Total coaxial length coiled	2495 mm	1554 mm
Wire coils
Wire diameter	4.5 mm	4.5 mm
Center to center wire separation	5 mm	5 mm
Approximate general data for traps
Resonating frequency	3600 kHz	7100 kHz
Coil inductance	7.8 mH	3.3 mH
Parallel capacitor	250 pF	150 pF
Calculated approximate Q	420	480
Calculated approximate resonant impedance	75000 ohms	70000 ohms

Each leg of 40 m dipole has 9.75 m (total 40 m dipole length approximately 19.50 m). Resonant frequency aprox. 7.15 MHz.

Each leg of 80 m dipole has 18 m (total 80 m dipole length approximately 36 m). Resonant frequency aprox. 3.65 MHz.

Taylor James E (W2 OZH). RFD-1 and RFD-2: Resonat Feed-Lines dipoles, QST, Agosto de 1991 pag 24