Introduktion

En antenne er et komponent der omformer radiosenderens udgangseffekt til elektromagnetiske bølger der kan udbredes i rummet.

I en anden antenne kan de elektromagnetiske bølger igen omdannes til et elektrisk signal. Der er således ingen principiel forskel på en sendeantenne eller en modtageantenne.

 

Antenner kan være meget forskellige i deres opbygning. Antennens opbygning er afhængig af hvilket frekvensområde den skal anvendes i og hvilken udstrålingskarakteristik den skal have.

De vigtigste parametre der kendetegner en antenne er:

- Udstrålingsdiagram.

- Forstærkning (gain/dB).

- Polarisation.

- Impedans.

- Båndbredde.

 

Den korteste antenne der kan bringes i resonans uden særlige konstruktioner, er en halv bølgelængde lang.

Bølgelængden i antennetråden er noget kortere end i luft, omkring 95%.

Dette betyder at en antennes mekaniske længde kun skal være 95% af den elektriske bølgelængde. F.eks. er bølgelængden 2,06 m ved 145 MHz. Derfor skal en halvbølge dipol kun være 98 cm lang.

 

Hvis man vil forbedre sin radiosender bør man satse på antennen. Det hjælper ikke så meget, hvis man blot forøger udgangseffekten med et PA-trin. Fordelen ved at satse på antennen, er at også modtagelsen bliver mere følsom.

Radiobølgerne på HF-båndene er vandret polariserede hvorfor der i teorien skal benyttes en vandret (horisontal) antenne for at undgå et unødigt stort effekttab. Men oftest er HF-signalerne blevet reflekteret i atmosfæren, hvilket påvirker signalet så polarisationen ikke længere er rent vandret men en blanding. Derfor har antennens polarisation mindre betydning på HF-båndene end på VHF/UHF-båndene.

 

En simpel og effektiv antenne til HF-båndene er en G5RV dipol tråd antenne. Navnet beskriver at antennen består af to halvdele. Én på hver side af fødepunktet.

 

Modsætningen til en dipol er en monopol som består af bare et element, sædvanligvis en vertikal antenne hvor det andet element udgøres af jordplanet.

 

En dipol er en balanceret antenne, hvilket betyder at polerne er symmetriske. Det vil sige at polerne er lige lange og at de deler sig i modsatte retninger fra fødepunktet.

 

Ovenfor var jeg inde på at antennen skal være en halv elektrisk bølgelængde lang for at være resonant. Dipolen kan dog blive resonant på andre bølgelængder hvis man anvender en antennetuner.

Det kan dog ikke anbefales at benytte så korte antenner, at det bliver nødvendigt med en forlængerspole indskudt i selve antennen. En forlængerspole vil naturligvis kunne gøre antennen resonant, men det vil samtidig betyde en stor tabsmodstand. Dette betyder at der vil blive afsat en relativ stor effekt i spolen, og derved udsendes tilsvarende mindre effekt fra antennen.

 

Optimalt bør en dipol tråd antenne til HF placeres en halv bølgelænde over jordniveau, men det er som regl ikke muligt at placere en antenne til 80 meter båndet 40 meter over jordniveau. Men i det mindste bør dipolen være fri af omkringliggende bygninger. Helst mindst 15 meter over jordniveau.

 

Antennen udspændes vandret eller som et omvendt V, så længe vinklen mellem de 2 tråde er mindst 120 grader.

 

Antennen har størst følsomhed på tværs af antennetråden.

Modstanden i en dipol er 73 ohm.

Modstanden i en foldet dipol er 300 ohm. Omkredsen af denne er 1 bølgelængde. Der er ingen forskel i følsomheden af en dipol og en foldet dipol.

Radiobølgerne på VHF / UHF kan være både vandret og lodret polariserede alt afhængig af hvilken modulationsform man anvender.

 

Ved SSB og CW modulation er radiobølgerne vandret polariserede, hvorfor der skal benyttes en vandret (horisontal) antenne for at undgå unødigt stort effekttab.

 

Ved FM modulation er radiobølgerne lodret polariserede, hvorfor der skal benyttes en lodret (vertikal) antenne for at undgå unødigt stort effekttab.

 

På VHF/UHF-båndene har det stor betydning at polarisationen er den samme for både sendeantennen og modtageantennen. Dette skyldes at udbredelsen af radiosignalet sker direkte fra antenne til antenne uden reflektion som på HF-båndene.

Signalstyrken kan blive helt op til 20 dB (100 gange) mindre, end hvis antennen er indrettet til samme polarisation som signalet.

 

Det skal dog bemærkes at en given antenne virker lige godt, uanset hvilken modulation der anvendes. Der er bare enighed om at anvende vandret polarisation ved SSB/CW modulation og lodret polarisation ved FM.

Man kan altså få et lige så godt resultat ud af at køre CW på en lodret polariseret antenne hvis modtageren også har en lodret polariseret antenne.

 

Ground-plane antenne

Den mest almindelige antenne der anvendes på VHF / UHF er en Ground-plane antenne, som er en kvartbølge-antenne med et kunstigt jordplan. Jordplanet udgøres typisk af 3 radialer.

Ground-plane antennen er ubalanceret og har en modstand på 50 ohm.

Der er ingen retningsvirkning, hvorfor antennen er rundstrålene.

 

Kvartbølge antenne

Kvartbølge antennens manglende del i forhold til dipolen kan opfattes som opstået ved spejling i jorden.

Polarisationen er lodret, og der er ingen retningsvirkning. Skal placeres direkte på jorden, på et biltag o.lign. I praksis anvendes kvartbølgeantennen til mobile radiosendere.

Kvartbølge antennen er ubalanceret og har en modstand på 36 ohm.

 

Retningsantenne (Yagi antenne)

Ved at tilføje en reflektor bagved og et antal direktorer foran dipolen, kan man opnå retningsvirkning i retningen fremefter. Impedansen (modstanden) falder herved, og den effektive sendeeffekt samt følsomheden i antenneretningen stiger.

 

Jo flere elementer der tilføjes, jo større bliver forstærkningen. Grundreglen er at når elementantallet i en antenne fordobles, vil antennen udsende 3 dB mere effekt. Dette svarer til dobbelt så mange watt.

 

Forstærkning (gain/dB)

Som det fremgår af ovenstående forklaring til Yagi antennen, er gain/dB et vigtigt begreb i forbindelse med antenneteori.

Begrebet dB står for decibel og udtrykker hvor meget antenne forstærker det udsendte radiosignal.

En Yagi antenne forstærker som nævnt radiosignalet ved at sende signalet ud i én bestemt retning i stedet for at sende signalet ud i alle retninger.

En rundstrålende antenne kan dog også have en forstærkning.

Dette opnår man ved at lave antennen længere end en halv bølgelængde. På denne måde udsendes der ikke så meget signal opad, men mere ud til siderne. Denne fladere udstrålingsvinkel giver altså en længere rækkevidde i alle retninger.

 

Når man kender forstærkningen i dB er det muligt at sige hvor mange gange forstærkningen svarer til:

1 dB svarer til 1.3 gange.

2 dB svarer til 1.6 gange.

3 dB svarer til 2 gange.

4 dB svarer til 2.5 gange.

5 dB svarer til 3.2 gange.

6 dB svarer til 4 gange.

7 dB svarer til 5 gange.

8 dB svarer til 6.3 gange.

9 dB svarer til 7.9 gange.

10 dB svarer til 10 gange.

20 dB svarer til 100 gange.

30 dB svarer til 1000 gange.

Der findes 2 forskellige antennekabler til radiokommunikation:

 

Coaxial kabel

Coaxial kabel er det mest anvendte kabel. Det fås i flere forskellige modeller og tykkelser.

Det klassiske coaxial kabel er R58 med en diameter på 5.4 mm og RG213 med en diameter på 10.3 mm.

Hvis man skal bruge over 10 meter kabel imellem antennen og radiosenderen, skal man vælge det tykke kabel RG213 for, at undgå for stort effekt tab i kablet.

 

Coaxial kabel har en modstand på 50 ohm.

HF-feltet befinder sig inde i kablet. Derfor kan det monteres hvor som helst uden indflydelse på ydeevnen.

 

Der er udviklet en ny model af coaxial kablet som har væsentlig mindre effekttab. Det drejer sig om H155 med en diameter på 5.4 mm og H1000 med en diameter på 10.3 mm. Det er specielt en fordel at benytte disse modeller på VHF/UHF-båndene, da effekttabet i kablet stiger med frekvensen.

På HF-båndene har det mindre betydning, men dermed ikke sagt at det er uden betydning. Effekttabet er illustreret nedenfor.

 

Kabeltab pr. 100 m i forhold til kabeltype og frekvens:

HF (måling ved 10 MHz)

RG58: 4.8 dB

H155: 3.0 dB

RG213: 2.0 dB

H1000: 1.2 dB

 

VHF/UHF (måling ved 144 MHz)

RG58: 20.5 dB

H155: 11.3 dB

RG213: 8.6 dB

H1000: 4.8 dB

 

Twin-lead kabel

Kablet er fladt og ligner et stige. Kablet forbinder fødepunktet på G5RV wire antennen med coaxial kablet.

HF-feltet befinder sig i luften mellem kablets 2 ledere og omkring dem. Derfor skal kablet anbringes nogenlunde frit fra ledende overflader for ikke at få nedsat ydeevne.

Til omsætning imellem et balanceret og et ubalanceret system, f.eks. en dipol trådantenne (balanceret) og et coaxial kabel (ubalanceret) skal der anvendes et omsætningsled, en balun.

En balun er normalt ønskeligt i et sådant tilfælde, da HF-effekten ellers ikke vil løbe ind i coaxial kablet, men også på kablets yderside og dermed måske forstyrre andre nærliggende antenner og kabler.

 

Den simpleste form for balun består i at vikle coaxial kablet op til en spole lige efter tilslutningen til twin-lead kablet. Dette forhindre effektivt at HF-strømmene kommer til at løbe på kablets yderside.

 

Spolen skal have en diameter på 10-15 cm og vikles 8-10 gange op. Samles med isolerbånd. Balunen må ikke være i berøring med ledende overflader.

En antennetuner er et tilpasningsled der fungerer som tilpasnings led imellem antennes impedans og radiosenderens impedans.

Antennetuneren virker ved at tilpasse udgangsimpedansen til antennen/fødekablet og indgangsimpedansen til radiosenderen.

En anden funktion af antennetuneren er at den gør det muligt at benytte samme antenne til flere forskellige frekvensbånd. Dette skyldes at antennens fysiske længde skal være tilpasset det anvendte frekvensbånd. Ved anvendelsen af en antennetuner er det muligt at benytte en 80 m dipol wire antenne til både 80 m, 40 m og 20 m. Man undgår altså at skulle have 3 forskellige antenner, når man anvender en antennetuner.

Man kan med fordel vælge en automatisk antennetuner. Den er kun få sekunder om at tune antennen til den valgte frekvens.

 

Brugsanvisning til LDG Z-100

1. Vælg den ønskede frekvens på radiosenderen.

2. Vælg AM modulation.

3. Nedsæt udgangseffekten til 5 W

4. Tast sendeknappen.

5. Tryk på tuneknappen.

 

Nu kan man høre at antennetuneren går igang. Der høres en klikken. Efter få sekunder stopper den.

Hvis antennetunerens diode lyser grønt er tuningen lykkes optimalt. Hvis den blinker grønt er tuningen acceptabel. Hvis den lyser rødt har det ikke været muligt at tune antennen til frekvensen. I dette tilfælde må radiosenderen ikke anvendes da den vil kunne brænde sammen pga. for stort retureffekt (højt SWR).

 

Når tuningen er gennemført vælges den ønskede modulation og udgangseffekt.

Standbølgeforhold benævnes i daglig tale SWR.

Standbølgeforhold måles med et SWR meter som enten er indbygget i radiosenderen eller placeres imellem radiosenderen og antennetuneren.

 

SWR skal altid være mindst 1,0. Ved et SWR på 1,0 er der tale om perfekt tilpasning af antennen og ingen reflekteret effekt.

 

SWR mindre end 2,0 er acceptable, og svarer til mindre end 11% reflekteret effekt.

 

Hvis SWR er meget højt vil en for stor del af effekten reflekteres tilbage til senderen og ødelægge denne.

Dette afsnit indeholder en gennemgang af specifikke antenner til HF og VHF/UHF.

MJF-1778 G5RV dipol trådantenne

Bånd

80 m, 40 m og 20 m

Mekanisk længde

31 m. Bemærk at fødekablet (Twin-lead) på 10 m er en aktiv del af antennen.

Forstærkning

Ingen forstærkning.

Max sendeeffekt

1500 W

Impedans

73 ohm

Stik

PL-stik

Bemærkninger

Kræver balun da antennen er balanceret. Kræver antennetuner.

Opek HFM-120 kvartbølge mobilantenne

Bånd

20 m

Mekanisk længde

119 cm

Forstærkning

Ingen forstærkning

Max sendeeffekt

120 W

Impedans

36 ohm

Stik

PL-stik

Bemærkninger

Da der er tale om et kvartbølge antenne skal den monteres direkte på biltaget. Magnetfod kan ikke benyttes da den ikke giver nok kapacitet mellem fod og tag.  Antennen monteres midt på taget for at undgå retningsvirkning. Kræver antennetuner.

 

Bemærk at 20 m båndet er det eneste HF-bånd man kan køre effektivt fra en mobilantenne. En mobilantenne til 40 m båndet er ikke særlig effektiv og en mobilantenne til 80 m fungerer direkte dårligt.

Mobinet X-50 ground-plane base antenne

Bånd

2 m og 70 cm

Mekanisk længde

1.7 m og 3 radialer på hver 19 cm

Forstærkning

2 m: 4.5 dB (2.5 gange).

70 cm: 7.2 dB (5 gange).

Max sendeeffekt

200 W

Impedans

50 ohm

Stik

PL-stik

Bemærkninger

Husk at lave en slynge på coaxialkablet se evt. fugtindtrængen i kablet bremses.

Hotline HL-M801 ground-plane mobilantenne

Bånd

2 m og 70 cm

Mekanisk længde

146 cm

Forstærkning

2 m: 4.5 dB (2.5 gange).

70 cm: 7.2 dB (5 gange).

Max sendeeffekt

120 W

Impedans

50 ohm

Stik

PL-stik

Bemærkninger

Denne ground-plane antenne er konstrueret således ingen radialer er nødvendige. Da der er tale om en ground-plane antenne kan den monteres hvor som helst. Kræver ikke kontakt til biltag.

 

Normalt benytter man kvartbølge antenner til mobil operation. Disse antenner kræver montering direkte på biltag. Men når det drejer sig om VHF/UHF er det tilstrækkeligt at anvende en magnetfod. På VHF/UHF er der nemlig ikke så store krav til kapaciteten mellem fod og tag som der er på HF.

Bemærk at spolen er placeret midt på denne antenne. Dette er med til at øge antennes effektivitet.
 

Rubber duck antenne
De fleste håndholdte radioer leveres i dag med en kort rubber duck antenne på omkring 15 cm. Fordelen ved rubber duck antennen er at den gør det let at bære radioen i bæltet og at antennen er meget hårdfør. Men den korte rubber duck antenne er ekstremt dårlig sammenlignet med en 1/4-bølge antenne i fuld længde. 
Rubber duck antennen er udemærket så længe man er i en repeaters dækningsområde.  
Hvis man derimod skal benytte radioen til simplex kommunikation anbefales det at benytte en bedre antenne. 
Derfor anbefales en 1/4-bølge antenne, selvom den kan gøre radioen lidt mere klodset. Jeg anbefaler en SRH940 fra Diamond Antenna til VHF. Denne antenne er 45 cm lang og bøjelig. Derfor er den i høj grad egnet til brug i felten.