SM-Elektronik
 
Hem ->Amatörradioantenner

Amatörradio: Antenner


Viktigt med rätt antennn

För att Din sändare och mottagare skall fungera bra ihop så krävs att de är anpassade till varandra och till den frekvens som Du använder. En rad faktorer bestämmer vilken sorts antenn som är lämplig och hur den skall utformas.

Innehåll:

Elektrisk anpassning mellan sändare och antenn

Ju bättre antennen och sändaren elektriskt sätt är anpassade till varandra ju större blir effektiviteten. En dålig effektivitet innebär att sändareffekten delvis omvandlas till värme, i stället för att stråla ut som "nyttig" energi i etern.

Värmen kan alstras på olika ställen där den kan ställa till med problem. Ett sådant ställe är sändarens slutrör eller transistorer, som i värsta fall kan förstöras av för stor missanpassning. De flesta moderna sändare har dock inbyggd begränsning av sändareffekten när missanpassningen blir för stor. Det är ingen skillnad i effektivitetsresonemanget mellan sändare och mottagarantenn, en effektiv sändarantenn är också en effektiv mottagarantenn och vice versa. Mottagaren kan dock inte skadas om antennen är missanpassad, utan man hör sämre.

Sändare och mottagare är byggda för att antennsystemen skall ha en impedans på 50 ohm. Det gäller alltså att konstruera sin antenn så att impedansen i anslutningspunkten blir så nära 50 ohm som möjligt. En del effektiva antenner uppvisar emellertid andra impedansvärden. Då måste man transformera om impedanserna med olika anpassningssystem och det är därför vanligt att man har en antennanpassningsenhet inkopplad mellan sändare och mottagare. Antennanpassningsenheten transformerar antennimpedansen, så att anslutningsimpedansen till sändaren blir 50 ohm. Man måste dock komma ihåg att en eventuell missanpassning i själva antennen bara innebär att den värme som uppstår till följd av missanpassningen utvecklas i anntennanpassningsenheten i stället för i sändaren.

Av detta resonemang framgår att det finns olika typer av missanpassning, som kan motverkas med olika metoder. För enklare antennsystem finns ett enkelt och praktiskt sätt att mäta antennanpassningen på, nämligen att koppla in ett ståendevåginstrument mellan sändaren och antennen. Det visar "ståendevågförhållandet" (SWR), d v s hur stor del av den utsända effekten som "reflekteras" tillbaka från antennen och följaktligen blir till värme.

Det finns många aspekter på hur man trimmar sina antenner. I slutet av sidan finns lite referenser om Du vill förkovra Dig. Nedan beskrivs också en populär antenn som inte kräver alltför stora kunskaper eller investeringar.

Olika frekvenser

Olika frekvenser medför av fysikaliska skäl att antennerna ser olika ut. På låga frekvenser, t ex för 80 metersbandet, blir antennerna stora om man skall uppnå god effektivitet. Längden på en dipolanten för 80 meter blir ca 38 m. Högre frekvenser ger mindre antenner, för 15 metersbandet blir en motsvarande antenn bara 6,7 m lång och för 70 cm bandet 0,3 m.

Allmänt sätt så är radioamatörerna intresserade av att så stor effekt som möjligt skickas iväg i den riktning som motstationen ligger i. Riktantenner är därför vanliga. Det finns olika typer av riktantenner, och yagiantennen och quadantennen är de vanligaste.

Önskat kommunikationsavstånd

Olika typer av antenner har olika strålningsegenskaper. Man talar om att antennernas strålningsvinkel och sidodämpning. För riktantenner finns det också ett fram:backförhållande som blir intressant.

Om man vill ta kontakt med en motstation på ett visst avstånd kan strålningsvinkeln för antennen bli intressant. Eftersom radiovågor på kortvågsbanden studsar i atmosfären har det betydelse för förbindelseavståndet hur stor infallsvinkeln blir. Ju lägre vinkel (över horisonten) ju längre bort sker studsen och ju längre blir avståndet. (Det finns också andra faktorer än strålningsvinkeln som avgör förbindelseavståndet, t ex frekvensval). En horisontellt uppsatt dipolantenn har högre strålningsvinkel än en riktantenn. Vertikalt monterade antenner har låga strålningsvinklar men är rundstrålande.

De vanligaste antenntyperna

De vanligaste antenntyperna som radioamatörerna använder och brukar prata om på amatörradiobanden är "dipolen", "GP:n" och "beamen" och olika varianter av dessa. Det är möjligt att med olika arrengemang av spolar etc bygga en antenn så att den fungerar för flera olika amatörradiofrekvenser. Speciellt beamar och GP antenner tillverkas ofta för flera amatörradioband. I speciella handböcker finns beskrivningar för sådan byggen. Det finns förstås också färdiga sådana antenner att köpa.

GP betyder Ground Plane och är en vertikalt monterad antenn. Den består av en vertikal ledare, oftast en kvarts eller 5/8 våglängd lång, och matas vid foten med koaxialkabelns mittledare. Koaxialkabelns skärm ansluts till jordplanet, som består av horisontellt placerade, ibland snett nedåt sluttande, jordplansledare, också de ca en kvarts våglängd långa. GP-antenner är populära och enkla att tillverka och är rundstrålande med låg strålningsvinkel. De används vid både kortvågs- och VHF/UHFtrafik.

En beam är en antenn som riktar radiostrålningen åt ett håll. Det finns ett par populära varianter, t ex yagin och quaden. De har två eller flera samverkande antennelement monterade på rad efter varandra. En vanlig TV-antenn med flera antennpinnar är en yagiantenn. Förstärkningen av antennsignalen kan bli avsevärd när många antennelement finns på antennbommen. En quad ser ut som en yagiantenn men de enkla antennpinnarna består av kvadratiska antennelement.

Det är mekaniskt sätt enklare att hantera riktantenner för högre frekvenser än för lägre beroende på att antennelementen blir mindre för högre frekvenser. Riktantenner är vanliga för 20, 15 och 10 metersbanden samt för 2 m och 70 cm banden. Riktantennerna kombineras då med en antennrotor, så att man kan ställa in riktningen från en manöverbox.

Dipolen, en enkel och pålitlig antenn

Dipolen består av en tvåledad kabel som ansluts till radion och i andra änden är ansluten med var sin ledare till två ben som tillsammans är är en halv våglängd lång. En sådan enkel dipol har en anslutningsimpedans på 75 ohm, vilket är tillräckligt nära 50 ohm för att kunna anses vara "god" anpassning.

Dipolantenn

Dipoler för kortvåg brukar hängas upp i de två benen mellan två byggnader eller träd. Isolatorer av plast eller porslin skiljer av tråden från upphängningslinorna. Nedledningen kan hänga fritt rakt neråt och vara av godtycklig längd. Normalt brukar man använda 75 ohms koaxialkabel till nedledningen. Hopkopplingen i mitten, mittisolatorn, måste vara så konstruerad, att regnvatten inte kan tränga in i koaxialkabeln. Koaxialkabelns mittledare ansluts till det ena dipolbenet och koaxialkabelns skärm ansluts till det andra dipolbenet. För högre frekvenser, t ex 6 m, 2 m eller 70 cm banden brukar antennerna göras av aluminiumrör och monteras på en mast eller liknande.

En horisontellt monterad dipol enligt beskrivningen sänder/tar emot en radiosignal med horisontell polarisation och med relativt hög strålningsvinkel. En viss riktverkan erhålls, det blir starkare signaler mot antennbenens utsträckning än rakt från sidorna. Om man monterar antennen vertikalt i stället, så blir den rundstrålande med relativt låg strålningsvinkel och får vertikal polarisation.

Följande tabell kan användas för att dimensionera dipolantenner:

Frekvensband Mittfrekvens Benlängd 
160 m 1830 kHz 3893 cm
80 m 3650 kHz 1952 cm
40 m 7050 kHz 1011 cm
30 m 10125 kHz 704 cm
20 m 14200 kHz 502 cm
17 m 18100 kHz 394 cm
15 m 21225 kHz 336 cm
12 m 24950 kHz 286 cm
10 m 28500 kHz 250 cm
6 m 50000 kHz 150 cm
2 m 144 100 kHz 49 cm
70 cm 432 100 kHz 16 cm


Tabellen tar hänsyn till hastighetsfaktorn i kablaget. Ett praktiskt tips är att göra benen aningen längre än angivet och trimma antennen innan den tas i bruk, t ex med hjälp av en SWR-mätare.

Referenser

Följande litteratur innehåller mer om antenner för radioamatörer:
  • Practical Wire Antennas, John D. Heys G3BDQ, Radio Society of Great Britain (RSGB), 96 sid. ISBN 0 900612 87 8
  • The ARRL Antenna Book - 18th Edition, American Radio Relay League (ARRL)
Länkar: RSGB | ARRL | Home page of VA3IUL

 


Senaste uppdatering: 2012-02-14