En los últimos años se ha vulgarizado la antena direccional denominada cuadrangular cúbica (Quad en inglés), por sus excelentes propiedades, facilidad de construcción, menor costo y peso de sus elementos y también el menor radio de giro de la estructura, que es la mitad de las conocidas antenas direccionales rotativas, tipo "delicia del plomero".
La evolución de la antena cúbica se aprecia en la Fig. Nº 1; en (A) tenemos el clásico dipololo, del cual partiremos como fundamental para todo tipo de antena

Como es sabido la longitud coresponde a la media onda de resonancia propia.
Equivale pues a la longitud mínima necesaria piara que la carga eléctrica aplicada por medio ¡de los alimentadores pueda desplazarse de un extremo a otro y volver al punto de aplicación durante el lapso en que se produce un ciclo de radio frecuencia.
Admitiendo que la vecidad de desplazamiento es igual a la de la luz (300.000 Km. por segundo) la distancia en que se cubre un ciclo es igual a esta velocidad dividida por la frecuencia.

lambda (en metros)=300.000.000 / f (en HZ )
En la que lambda es la longitud de onda en metros y f, la frecuencia en ciclos por segundo.
Se deduce que si la carga eléctrica recorre el conductor en ida y vuelta es evidente que la longitud mínima de éstar en resonancia, tiene que ser la mitad de la longitud de onda empleada.
La fórmula anterior se aplica en la práctica, para determinar la longitud del dipolo, dividiendo por 2 y entonces tenemos:
l (en metros) = 150 / f (en MHZ)
La longitud física es sin embargo un 5 % menor a la teórica debido al "efecto de los extremos", de modo que la última fórmula se modifica como sigue:
I = 150 x 0,95 / f (en MHZ)
o lo que es lo mismo:
l = 142,5 / f (en MHZ)
Esta es la fórmula empleada generalmente para calcular la longitud del dipolo común, pero en el caso del dipolo doblado se aplica otra fórmula.
La Fig. Nº 2 muestra este caso, en el que la longitud de la antena se determina en la práctica por la fórmula:
l = 142,65 / f (en Mhz)

Cuando el espacio disponible para extender la antena no permite por sus dimensiones físicas llegar a la longitud establecida por la fórmula, se recurre a la artimaña de doblar los extremos,
como se indica en la .figura Nº 1 - (B), en la que llega a doblarse hasta un octavo de la longitud de onda.
Si replegamos un cuarto de onda, como indica la misma Fig- 1 - (C), llegamos a la famosa cuadrangular cúbica, que no es más que un- dipolo doblado con lados de un cuarto de onda.
Teniendo ya esta antena prototipo con su correspondiente línea de alimentación, nada se opone a que le agreguemos un elemento parásito a distancia y dimensiones adecuadas, según detallaremos más adelante y que esquemáticamente se muestra en la Fg. Nº- 1 (D).
Este es, someramente expresado, el desarrollo de la antena cuadrangular cúbica, con un reflector y para una sola banda.
Por supuesto podemos aprovechar el mismo armazón o soporte para agregar otros elementos para una o dos bandas más; llegando así a las populares de 6 - 10 - 15 ó 10 - 15 - 20 metros, con sus correspondientes reflectores, como se ilustra en la figura N° 4

GANANCIA DE LA ANTENA CUADRANGULAR CUBICA
El principal factor que decide al radioaficionado a construir esta antena es la ganancia que puede obtenerse a un costo relativamente bajo y lógicamente muy inferior al que requiere aumentar la potencia del equipo transmisor (sin que por esto mejore la recepción). Por otra parte, el costo es también inferior al de las antenas del tipo delicia del plomero, ya sean de dimensiones normales o reducidas.
La ganancia de esta antena, como la de todas las direccionales, se expresa con referencia al dipolo normal y en decibels.
Es sabido que esta medida no significa arbitrariamente potencia, sino que es también una medida de referencia con respecto a un nivel determinado de potencia, que se ha establecido en 6 miliwatts para el nivel "O".
Por lo tanto no se obtiene un aumento correlativo de decibels al aumentar la potencia del transmisor, como pudiera suponerse, sino que es una relación exponencial como se podrá apreciar en la tabla siguiente:

La ganancia que se obtiene con una antena direccional del tipo delicia del plomero de dos elementos es del orden de los 6 dB o sea la misma que puede esperarse de una antena cuadrangular cúbica, que se estima sumando la ganancia individual del irradiante y reflector, o sea:
0,9 + 5 = 5,9 dB, que redondeamos en 6 dB.
Es decir que la señal inducida en la antena del corresponsal, usando un transmsor de 100 watts sería la equivalente a la que podría dar un transmisor de 400 watts, excitando a un dipolo común.
La ganancia de la antena o irradiante, estimada en 0,9 dB. es debida a la relación en fase de sus lados y la resultante, combinada con el reflector, dependerá del espaciado y ajuste del reflector que se sintoniza generalmente con una barra de corto cirtuito o "stub", como se muestra esquemátcamente en la Fig. Nº 1 - (D).
La flecha de la misma figura indica la dirección de la ganancia de la antena-
Además de la sintonía del elemento parásito reflector debe tenerse cuidado con el espaciado o sea la distancia a que se coloca el reflector, siendo la óptma cuando se encuentra a unos 0,12 de largo de onda.
Otras ganancias relativas, variando el espaciado, serían las siguientes :

En la misma tabla se detallan los valores estimados de la resistencia de radiación que también varía proporcionalmente. El valor le la resistencia de irradiación se considera en forma convencional por tratarse de una resistencia ficticia equivalente a la que tendría una resistencia real que disipara la misma potencia que la antena. En todo caso la potencia disipada será igual al cuadrado de la potencia multiplicado por la resistencia, que en el caso de la antena se considera el punto de alimentación.

Una antena común de media onda tiene en el centro 73 ohms, donde la intensidad de la corriente es máxima, mientras que en la antena de un cuarto de onda, en el punto de máxima corriente es de 36 ohms.
En el caso de la antena cuadrangular cúbica es factible encontrar un espaciado de compromiso para obtener valores adecuados a la impedancia del cable de alimentación: 52 ó 75 ohms, con espaciados de 0,08 ó 0,15 de largo de onda.
La altura de la antena sobre el suelo es también un factor importante, especialmente si es menor de media longitud de onda, que produciría una disminución de los valores detallados precedentemente hasta un 15 % aproximadamente.
Otros parámetros interesantes que afectan al rendimiento de la antena cuadrática cúbica, como también a otros tipos de antenas, son el ángulo de radiación, la polarización y la relación de ganancia con respecto a la dirección en que se envía o recibe la señal. Es conocida la importancia del ángulo de radiación por cuanto de su valor depende que la onda emitida por la antena vuelva o no a la tierra, después de una o más reflexiones en las capas reflectoras de la ionosfera.
El ángulo de radiación depende de la relación entre la frecuencia empleada y la altura de la antena o lo que es lo mismo, de la longitud de onda con respecto a la altura de la antena.
Cuando se alude al misterioso ángulo de radiación se entiende que se trata del eje ideal del lóbulo emitido, vertical en este caso,
ya que la onda no es un plano sino un haz relativamente ancho, con respecto al plano horizontal de la tierra.
El lóbulo emitido es una componente espacial de la onda teirestre, que se combina con la reflejada por la superficie de la tierra, como se muestra en forma simplificada en la Figura Nº 3.

El punto "A" representa la antena propiamente dicha y el "B" el ficticio o imagen del anterior. La combinación de la onda reflejada con la directa depende de la orientación con respecto a la tierra, la altura, longitud y características propias del suelo del lugar. Por estos motivos ambas ondas (la directa y reflejada), pueden o no estar en fase, reforzando o anulando la señal. Se dice que están en fase cuando los valores máximos de intensidad de campo tienen lugar en el mismo instante y en el mismo sitio. La onda emitida por la antena ficticia (B), recorre mayor camino que la directa, lo cual explica que la intensidad de campo resultante sea la diferencia de ambas.

Si la onda reflejada, fuera exactamente media longitud que la de la directa, las dos ondas estarán fuera de fase. Inversamente, si la onda reflejada tuviera un largo de onda mayor que la directa, ambas ondas estarían en fase.
Consecuentemente la altura recomendable para esta antena es al menos la mitad de la longitud de onda, desde que el ángulo de radiación del lóbulo principal depende de la altura a que se encuentre el elemento inferior sobre la superficie del suelo.
El ángulo del lóbulo citado últimamente será, en función de la altura, como sigue:

A título ilustrativo y comparativa se han agregado los ángulos normales para un dipolo común. Cabe destacar que la oposición de los lados superior e inferior del cuadro de la antena, anula los ángulos elevados de radiación. Se considera que los mejores ángulos de radiación para comunicaciones de DX, varían entre 5 y 40 grados, para las bandas de 40, 20, 15 y 10 metros. Es decir que la altura de la antena debe ser superior a los 10 metros.

En el cuadro siguiente se detallan los ángulos óptimos aproximados con relación a la altura de la antena (mínima sobre el suelo).

La polarización de la antena cuadrangular cúbica, si se alimenta en el medio del lado base, se considera horizontal ya que ios lados verticales no están en fase y la radiación que producen es pobre- Esta circunstancia se tendrá en cuenta al efectuar las mediciones de campo que se tratará más adelante.

La relación de ganancia frente espalda depende principalmente del ajuste del reflector, del espaciado y de que se opere a la antena dentro del margen tolerable de sintonía. En la mejor condición puede ser de hasta 25 dB, pero desciende rápidamente al alejarse de la frecuencia óptima de operación.
No siempre la máxima ganancia en la dirección de máxima intensidad coincide con la mejor relación frente-espalda y a veces, ajustando el reflector o el director (en reemplazo del reflector), se debe sacrificar algo la ganancia para obtener una mayor relación F/B.

Dimensiones de la antena cuadrangular cúbica
La fórmula común para calcular la longitud del dipolo, no puede aplicarse para determinar la longitud de cada lado de la antena por cuanto es diferente la disposición de los lados1 cuartos; de onda y no existe el efecto de los extremos que hacía reducir en un 5 % la longitud real del dipplo. Asimismo los conductores de la antena son de menor diámetro en la Cúbica que en el dipolo común, lo que también afecta a la longitud total, ya que a mayor diámetro del radiador corresponde menor longitud, comparado con otro conductor más fino.
Existen varias fórmulas para determinar la longitud del lado de la antena Cúbica, más o menos convencionales, siendo una de las más prácticas la publicada por W2GJD , con un factor de corrección de 1,04:

longitud del irradiante(en pies) = 1/4 X 984/ f (Mhz)
Como es sabido, el pie es equivalente a 0,3048 de metro.

El conocido autor, W6SAI, simplifica las fórmulas que quedan, para el lado:
L = 248 / f (MHZ)
y para la separación
S = 118 / f (MHZ )
que resumiendo, a los efectos constructivos, se condensan en la tabla siguiente:

La ganancia de esta antena, con un - reflector, se estima en 5,6 dB con una relación frente espalda (F/B) de 25 dB. La impedancia es constante de 70 ohms, pero si se deseara bajar el valor de ésta a 50 ohms, por razones de alimentación, se disminuye el espaciado conforme a la fórmula

S= 98 / f (MHZ)

En lugar de reflector también puede usarse como elemento parásito un director, colocado al "frente" y de menores dimensiones (aproximadamente un 5%).
La ganancia que se obtiene es similar, pero por razones constructivas no se ha popularizado este tipo de antena.
Es preferible dejar el reflector y agregar el director con lo que se aumenta la ganancia en 1,4 dB, llegando entonces a 7,2 dB o sea que la potencia se aumenta en 5,25 veces.
Las dimensiones y espaciamiento son similares a la antena de dos elementos.
La tendencia moderna es aprovechar el armazón, soportes, mecanismo rotativo y cable de alimentación para "concentrar" tres antenas en el mismo armazón.

La figura N9 4 nos muestra la disposición de esta antena Cúbica de tres bandas. Las dimensiones se detallan en la tabla siguiente:

La longitud del soporte horizontal o góndola es de 2,56 m.