Antennen er en af de vigtigste dele af ethvert radiosystem. Den omsætter radioens elektriske signal til radiobølger under sending – og gør det modsatte, når radioen modtager.
Det betyder, at selv en meget god radio kan fungere dårligt med en forkert, dårligt placeret eller dårligt tilpasset antenne. Omvendt kan en god antenneinstallation forbedre både rækkevidde og stabilitet mærkbart.
Valget handler derfor ikke kun om længde og stiktype. Antennen skal passe til frekvensområdet, radioen, installationen og den måde kommunikationen skal foregå på.
Hvorfor er antennen så vigtig?
Senderen kan producere radiofrekvent energi, men antennen skal omsætte energien til et elektromagnetisk felt, der kan bevæge sig væk fra stationen.
Ved modtagelse sker processen omvendt. Den meget svage energi fra et radiosignal opfanges af antennen og føres videre til radioens modtager.
Antennen påvirker derfor både sending og modtagelse.
Frekvens og bølgelængde hænger sammen
En antennes dimensioner hænger tæt sammen med den bølgelængde, den skal arbejde med.
Jo lavere frekvens, desto længere bølgelængde. Jo højere frekvens, desto kortere bølgelængde.
Ved cirka 150 MHz er bølgelængden omkring 2 meter. Ved cirka 450 MHz er den omkring 67 centimeter, mens den ved 27 MHz er omkring 11 meter.
| Frekvens | Omtrentlig bølgelængde | Eksempel |
|---|---|---|
| 27 MHz | 11 meter | CB-radio |
| 150 MHz | 2 meter | VHF |
| 446 MHz | 67 cm | PMR446 / UHF |
| 900 MHz | 33 cm | UHF-systemer |
Hvorfor er VHF-antenner ofte længere?
Fordi VHF har længere bølgelængde end UHF, bliver antenner med tilsvarende elektrisk konstruktion også fysisk længere.
En kvart bølgelængde ved 150 MHz er cirka 50 cm, mens den ved 450 MHz kun er omkring 17 cm.
Det er derfor helt naturligt, at en VHF-antenne ofte er længere end en UHF-antenne.
En længere antenne er ikke automatisk bedre
Det er fristende at vurdere antenner ud fra længden alene.
Men antennens elektriske konstruktion og tilpasning til frekvensområdet er vigtigere end blot den fysiske længde.
En lang antenne, der er beregnet til et andet frekvensområde, kan fungere dårligere end en kortere antenne, der er korrekt konstrueret til radioens arbejdsfrekvens.
Håndradioantenner
En håndradio stiller særlige krav til antennen.
Antennen skal være lille nok til, at radioen kan bæres, samtidig med at den skal fungere på en bølgelængde, der kan være langt større end selve radioen.
Derfor er håndradioantenner ofte elektrisk forkortede. Det gør dem praktiske, men medfører også kompromiser i forhold til en fysisk større antenne.
På især VHF kan forskellen mellem en meget kort antenne og en længere, korrekt tilpasset antenne være mærkbar.
Mobilantenner
En mobilantenne monteres typisk på et køretøj og forbindes til radioen med koaksialkabel.
Fordelen er, at antennen kan placeres uden for køretøjet og højere end en håndradioantenne.
Det giver normalt langt bedre arbejdsbetingelser end at bruge en håndradio inde i en bil, hvor metal og karrosseri kan påvirke signalet.
Baseantenner
En baseantenne er beregnet til fast installation, typisk på en mast, bygning eller anden høj placering.
Her er antennehøjden en af de store fordele.
På VHF og UHF kan en antenne højt og frit placeret få langt bedre radiomæssig sigt end en antenne tæt på jorden.
Derfor kan en basestation med moderat sendeeffekt have meget stor rækkevidde, hvis antennen sidder højt og har gode forhold.
Hvad betyder ¼-bølge?
Mange antenner beskrives som eksempelvis ¼-bølge, ½-bølge eller 5/8-bølge.
Betegnelserne refererer til antennens elektriske længde i forhold til radiosignalets bølgelængde.
En kvartbølgeantenne er en af de enkleste og mest udbredte antennetyper.
Ved 150 MHz vil en fysisk kvartbølge være omkring 50 cm. Ved 450 MHz omkring 17 cm.
½-bølge og 5/8-bølge
En halvbølgeantenne har andre elektriske egenskaber end en kvartbølge og kan i nogle installationer være mindre afhængig af en stor elektrisk modvægt.
5/8-bølgeantenner anvendes ofte, når man ønsker et andet vertikalt strålingsmønster og mere energi tættere på horisonten.
Det betyder dog ikke, at en 5/8-bølgeantenne automatisk er den bedste løsning i alle situationer.
Antennehøjde, terræn, dækningsområde og selve installationen har stadig stor betydning.
Hvad betyder antennegain?
Antennegain beskriver, hvordan en antenne koncentrerer sin udstråling i bestemte retninger sammenlignet med en referenceantenne.
Gain betyder ikke, at antennen skaber ekstra sendeeffekt.
I stedet fordeler den den tilgængelige energi anderledes.
dBi og dBd
Antennegain kan blandt andet opgives i dBi eller dBd.
dBi bruger en teoretisk isotropisk antenne som reference, mens dBd bruger en halvbølgedipol som reference.
Der er cirka 2,15 dB forskel mellem de to referencesystemer.
Det betyder, at gain-tal kun giver mening, hvis man ved, hvilken reference producenten bruger.
Strålingsdiagrammet fortæller, hvor signalet sendes hen
En antenne udsender ikke nødvendigvis lige meget energi i alle retninger.
Et strålingsdiagram beskriver, hvordan energien fordeles omkring antennen.
En typisk lodret rundstrålende antenne sender meget af energien ud til siderne og mindre direkte op og ned.
Hvis gain øges i det vandrette plan, bliver strålingsdiagrammet ofte mere fladt.
Høj gain er ikke altid bedst i kuperet terræn
Et meget fladt strålingsdiagram kan være en fordel over åbent og forholdsvis plant terræn.
I stærkt kuperede områder kan en antenne med mindre ekstrem koncentration i det vandrette plan i nogle tilfælde være mere hensigtsmæssig.
Det er derfor forkert at vælge antenne alene efter det højeste gain-tal.
Hvad er en retningsantenne?
En retningsantenne koncentrerer en større del af signalet i en bestemt retning.
Det kan være nyttigt ved faste forbindelser mellem to punkter eller når man ønsker at modtage signaler fra én bestemt retning.
Yagi-antenner er et kendt eksempel på retningsantenner.
Til almindelig mobil- og håndradiokommunikation anvendes der derimod typisk rundstrålende antenner, fordi brugerne befinder sig i mange forskellige retninger.
| Antenne | Typisk egenskab | Eksempel på brug |
|---|---|---|
| Rundstrålende | Dækker omkring antennen | Mobilradio, basestation og håndradio |
| Retningsantenne | Koncentrerer signalet i en bestemt retning | Fast forbindelse eller målrettet modtagelse |
Polarisation
Radiobølger har en egenskab, der kaldes polarisation.
Ved landmobil talekommunikation bruges typisk lodret polarisation. Derfor monteres mobil- og baseantenner normalt lodret.
Hvis den ene antenne står lodret og den anden vandret, kan der opstå et betydeligt tab.
Hvad er jordplan?
Nogle antenner kræver en elektrisk modvægt for at fungere korrekt.
På et køretøj kan bilens metal fungere som denne modvægt eller jordplan.
En klassisk kvartbølgeantenne monteret på et stort metallisk tag er et godt eksempel.
Hvis den samme antenne monteres på et sted med utilstrækkelig modvægt, kan både SWR og udstrålingsmønster blive dårligere.
Ground-independent antenner
Nogle antenner er konstrueret, så de er mindre afhængige af en stor metallisk jordplan.
Det kan være relevant på eksempelvis glasfiberkøretøjer, både eller andre installationer, hvor en traditionel metaloverflade ikke er til rådighed.
Det betyder dog ikke, at montering og omgivelser er ligegyldige. Antennen skal stadig installeres efter de krav, den konkrete konstruktion stiller.
Magnetfod – praktisk og fleksibel
En magnetfod gør det muligt at montere en mobilantenne uden permanent indgreb i køretøjet.
Den kan være praktisk til midlertidige installationer eller når antennen skal kunne flyttes mellem køretøjer.
Magnetfoden fungerer bedst på en egnet metaloverflade, og antennen bør placeres så højt og frit som praktisk muligt.
Fast montering
Fast antennemontering kræver mere arbejde, men giver en permanent og mekanisk stabil installation.
Det kan være en fordel på køretøjer, hvor radioen bruges dagligt.
Fast montage gør det samtidig muligt at vælge en placering og kabelføring, der er planlagt som en del af køretøjets installation.
Antennebeslag
Antenner kan også monteres på eksempelvis bagklap, tagræling, spejlbeslag eller andre egnede konstruktioner.
Sådanne løsninger kan være praktiske, når montering på taget ikke er ønsket.
Placeringen bør dog stadig vurderes radioteknisk. En antenne tæt på store metalflader eller lavt på køretøjet kan få andre egenskaber end den samme antenne monteret højt og frit.
Hvad betyder 50 ohm?
De fleste kommunikationsradiosystemer anvender en karakteristisk impedans på 50 ohm.
Radio, kabel, stik og antennesystem bør derfor være konstrueret til at arbejde sammen omkring denne impedans.
Når systemet er godt tilpasset, kan senderens energi overføres effektivt til antennen.
SWR fortæller noget om tilpasningen
SWR – Standing Wave Ratio – bruges til at beskrive, hvor godt antennesystemet er tilpasset sender og kabel.
Et SWR på 1:1 er teoretisk perfekt tilpasning.
I praksis vil værdien normalt ligge lidt højere.
Et meget højt SWR kan være tegn på forkert antennelængde, dårlig montering, kabelproblem eller defekt forbindelse.
Lavt SWR fortæller ikke alt om antennens effektivitet
Et lavt SWR er ønskeligt, men det betyder ikke automatisk, at antennen er meget effektiv.
Et system kan være godt impedanstilpasset og stadig have tab andre steder.
Derfor bør SWR betragtes som ét vigtigt målepunkt – ikke som den eneste vurdering af antennens kvalitet.
Koaksialkablet er en del af antennesystemet
Signalet mellem radio og ekstern antenne føres gennem koaksialkabel.
Alle kabler har tab, og tabet afhænger blandt andet af kabeltype, længde og frekvens.
Ved korte kabelstræk kan forskellen være beskeden, mens kabelvalget bliver vigtigere ved lange stræk og højere frekvenser.
Kabeltab stiger typisk med frekvensen
Et koaksialkabel har normalt større tab ved UHF end ved VHF, når kabeltype og længde er den samme.
Det betyder, at en kabeltype, der er udmærket til en kort VHF-installation, kan være mindre attraktiv til en lang UHF-kabelføring.
Ved faste installationer med lange kabler kan et kabel med lavere tab derfor være en god investering.
Stiktyper på håndradioer
Håndradioer anvender ofte SMA-stik.
Der findes både SMA-han og SMA-hun, og radioens stik kan variere fra producent til producent.
Derfor er det vigtigt at kontrollere både antennens frekvensområde og den præcise stiktype.
BNC
BNC er et bajonetstik, der gør det hurtigt at tilslutte og afmontere en antenne eller et kabel.
Det findes på forskellige radioer, måleudstyr, scannere og radioinstallationer.
Fordelen er især den hurtige mekaniske tilslutning uden gevind.
PL-259 og SO-239
PL-259 og SO-239 er klassiske stik inden for radiokommunikation og ses blandt andet på CB-radioer, mobilradioer og forskellige baseinstallationer.
PL-259 sidder typisk på kabelsiden, mens SO-239 er den tilsvarende chassis- eller hunforbindelse.
De omtales også ofte samlet som UHF-stik.
N-type
N-stik anvendes ofte i installationer, hvor man ønsker en robust RF-forbindelse og gode egenskaber ved højere frekvenser.
De ses blandt andet på baseantenner, repeatere, professionelle installationer og forskellige typer RF-udstyr.
| Stiktype | Typisk anvendelse |
|---|---|
| SMA | Håndradioer og kompakt RF-udstyr |
| BNC | Scannere, radioer og måleudstyr |
| PL-259 / SO-239 | CB, mobilradio og mange traditionelle radioinstallationer |
| N-type | Baseantenner og professionelle RF-installationer |
Adaptere er praktiske – men brug dem med omtanke
RF-adaptere gør det muligt at forbinde forskellige stiktyper.
Det kan være meget praktisk, eksempelvis når en håndradio skal forbindes til en ekstern antenne.
Men mange adaptere efter hinanden giver ekstra mekaniske forbindelser og potentielle fejlpunkter.
Hvis installationen skal være permanent, er det ofte bedre at vælge kabel og stik, der passer direkte til udstyret.
Pas på antennestikket på håndradioen
En stor og tung kabelforbindelse bør ikke hænge direkte i et lille SMA-stik på en håndradio.
Det kan belaste radioens stik mekanisk.
Ved tilslutning til en ekstern antenne kan et kort fleksibelt adapterkabel derfor være en mere skånsom løsning end en tung adapter direkte på radioen.
Dualband-antenner
En dualband-antenne er konstrueret til at arbejde på to frekvensområder, typisk VHF og UHF.
Det gør den praktisk sammen med dualband-radioer, hvor brugeren ønsker én antenne til begge områder.
En dualband-antenne er dog ikke nødvendigvis optimalt tilpasset alle frekvenser inden for begge bånd.
Hvis radioen hovedsageligt anvendes på ét bestemt frekvensområde, kan en specialiseret antenne til dette område i nogle situationer være et bedre valg.
Bredbåndsantenne eller smalbåndsantenne?
Nogle antenner er udviklet til at fungere over et stort frekvensområde, mens andre er optimeret til et smallere område.
En bredbåndsantenne kan være praktisk, når mange forskellige frekvenser skal dækkes.
Til en fast og kendt arbejdsfrekvens kan en mere målrettet antennekonstruktion være attraktiv.
Placeringen påvirker antennen
En antenne arbejder sammen med sine omgivelser.
Metal tæt på antennen kan ændre resonans og udstrålingsmønster. Bygninger og andre konstruktioner kan reflektere signalet, og en antenne tæt på jorden får andre forhold end den samme antenne højt på en mast.
Derfor skal man ikke kun spørge: “Hvilken antenne er bedst?”
Man skal også spørge: Hvor og hvordan skal den monteres?
Antennen skal have plads
Det gælder også håndradioer.
Hvis antennen ligger vandret i en lomme eller presses tæt ind mod kroppen, kan rækkevidden blive dårligere.
Ved svage radioforbindelser kan det derfor hjælpe at tage radioen frem, holde den lodret og få antennen fri.
Hvilken antenne skal du vælge?
| Behov | Se især efter |
|---|---|
| Håndradio til VHF | VHF-antenne med korrekt stik og passende længde |
| Håndradio til UHF | UHF-antenne til det relevante frekvensområde |
| Dualband-radio | Dualband-antenne, hvis begge områder skal anvendes |
| Mobilradio i bil | Udvendig antenne med god placering og korrekt montage |
| Fast VHF/UHF-station | Baseantenne højt og frit placeret |
| Lang kabelføring | Koaksialkabel med passende lavt tab |
| Fast forbindelse i én retning | Eventuelt retningsantenne |
| Køretøj uden egnet metaljordplan | Antenne konstrueret til den pågældende installation |
Start med frekvensen – derefter installationen
Den rigtige antenne vælges ikke ud fra udseende eller længde alene.
Start med det frekvensområde, radioen skal anvende. Vælg derefter en antennetype, der passer til installationen – håndradio, køretøj eller fast station.
Se så på stik, kabel, antenneplacering, eventuelt behov for jordplan og de praktiske krav til størrelse og montering.
En god antenne handler om mere end gain
Det er let at blive optaget af lange antenner og høje gain-tal, men den bedste antenne er den, der passer til opgaven.
En kompakt håndradio kræver andre kompromiser end en fast basestation. En bilinstallation stiller andre krav end en repeaterantenne på en mast.
Frekvens, bølgelængde, montering, omgivelser og kabeltab spiller alle sammen ind.
Og det er netop derfor, antennen bør betragtes som en del af hele radiosystemet – ikke blot som et stykke tilbehør på toppen af radioen.
En korrekt valgt og godt placeret antenne kan være en af de mest effektive måder at få mere ud af din kommunikationsradio.
Copyright © Kinaradio.dk