Krótki poradnik antenowy

Osoby zaczynające swoją przygodę radiową, często pytają o kwestie związane z działaniem anteny. Słusznie. Anteny to zaraz po radiach najważniejsze urządzenia krótkofalarskie. Bez anteny nic nie nadamy, ani też nie odbierzemy zbyt wiele. W tym poradniku antenowym postaram się pokrótce omówić najważniejsze kwestie związane z działaniem anten. Ich parametrami oraz kilkoma innymi zagadnieniami, o których warto wiedzieć. Zapraszam więc do lektury. Poradnik antenowy dedykuje szczególnie osobom początkującym.

Co to jest antena?

Na początek wypada powiedzieć czym jest właściwie antena, a nuż ktoś nie będzie wiedzieć. Tak więc, antena jest to urządzenie zamieniające fale radiowe w sygnał elektryczny i sygnał elektryczny w fale radiowe. Dość oczywiste.

Jeśli ktoś nigdy nie zagłębiał się w temacie łączności radiowych, może utożsamiać antenę z kawałkiem druta. Nie jest to jednak takie proste. W konstrukcji anteny istotne są bowiem jej wymiary, zgodne z długością fali (czyt. częstotliwością), jej parametry elektryczne, charakterystyka promieniowania, wynikające z niej wzmocnienie oraz impedancja falowa. Okazuje się zatem, że antena to nie tylko kawałek przewodnika, a w gruncie rzeczy dość skomplikowane urządzenie. Urządzenie projektowane przy zastosowaniu zasad wynikających z praw fizyki. Nie bez przyczyny w eterze możemy usłyszeć frazę “liczyć antenę”, oznaczającą po prostu obliczanie np. długości elementów anteny czy też odległości między nimi.

Najważniejsze parametry anten

Jak wyżej wspomniałem, antena to nie tylko kawałek druta (choć są wyjątki patrz: Long Wire). Jakie parametry są więc najbardziej istotne z punktu widzenia radioamatora? To zależy, czy chcemy antenę kupić czy zbudować.

Jeśli budowa anten nie jest twoją ulubioną dziedziną krótkofalarstwa, możesz ją kupić. Zapytasz pewnie, jaka będzie najlepsza? Tutaj również odpowiedz brzmi to zależy. Głównie od tego, czy ważny jest dla ciebie możliwie, jak największy zysk energetyczny anteny, czy to aby pracowała szerokopasmowo, czy może chcesz żeby była mała albo duża.

Zacznijmy od częstotliwości pracy anteny. Tak więc anteny składają się z elementów, których wymiary są ściśle powiązane z długością fali. W zależności od konstrukcji, antena może pracować w mniejszym lub większym zakresie częstotliwości. Mogą być one również jedno, dwu lub wielopasmowe.

Co się zatem stanie jeśli do radia nadającego w paśmie np. 2m podłączymy antenę CB? Odpowiedzią na to pytanie jest SWR czyli współczynnik fali stojącej, określający stosunek mocy wypromieniowanej do odbitej. Użycie anteny nie przystosowanej do pracy na częstotliwości, na której będziemy nadawać, poskutkuje odbiciem części mocy od anteny do radia. Takie odbicie spowoduje dwie rzeczy. Po pierwsze energia, którą chcieliśmy zamienić na fale radiowe nie wyjdzie z anteny. Po drugie odbita część mocy wróci do końcówki mocy, co może spowodować jej uszkodzenie. Podsumowując, będzie to działanie nie efektywne i niebezpieczne dla naszego radia.

Tutaj warto zauważyć, że antena działa w dwie strony tzn. zamienia sygnał elektryczny na fale radiowe oraz fale radiowe na sygnał elektryczny. SWR to parametr występujący tylko podczas nadawania. Jeśli nie pchamy mocy w antenę, to nie ma się co od niej odbijać. Użycie zatem anteny CB tylko do odbierania częstotliwości z pasma 2m nie będzie stanowiło zagrożenia dla naszego radia. Jednak dalej będzie to działanie dość nie efektywne.

Zysk anteny

Zysk anteny to parametr, na który większość ludzi zwraca uwagę w pierwszej kolejności. Pytanie jednak czym jest zysk anteny? Przecież w antenie nie znajdziemy tranzystorów czy wzmacniacza, który mógłby generować zysk.

Zysk anteny wynika bezpośrednio z jej charakterystyki promieniowania (charakterystyka promieniowania anteny jest tożsama z charakterystyką odbierania). Manipulując konstrukcją anteny możemy zmieniać jej charakterystykę promieniowania, a co za tym idzie zwiększać zysk. Jeśli antena zaczyna promieniować w jednym kierunku bardziej niż w innym, wówczas zwiększa się jej zysk. Jednak ten zysk nie bierze się z niczego, po prostu zwiększając zysk przenosimy kawałek charakterystyki w inny kierunek. Przykładowo w antenach typu Yagi-Uda dokładanie kolejnych elementów zwiększa zysk, jednocześnie zawężając wiązkę i zmuszając nas do dokładniejszego “celowania” w korespondenta.

Źródło izotropowe

W notach katalogowych anten możemy znaleźć informację, ile to dB zysku ma nasza antena. Pytanie jakie powinno teraz paść to: względem czego te decybele? Otóż możemy się spotkać z oznaczeniem dBi lub dBd. Wartość wyrażona w dBd będzie oznaczać zysk względem dipola półfalowego, natomiast w dBi względem anteny izotropowej.

Antena izotropowa to czysto matematyczny, nie możliwy do zbudowania w realnym świecie konstrukt, którego charakterystyka promieniowania to idealna kula. Krótko mówiąc antena izotropowa to antena promieniująca idealnie, równomiernie w każdym kierunku.

Zysk dipola półfalowego wynosi dokładnie 2.15 dBi. Oznacza to, że wzmocnienie wyrażone w dBd = wzmocnienie wyrażone w dBi – 2.15 dB. Natomiast wzmocnienie wyrażone w dBi = wzmocnienie wyrażone w dBd + 2.15 dB.

Jeśli producent wyraził wartość wzmocnienia po prostu w dB, możemy być pewni że chodzi o dBd. Zawsze to więcej o te 2.15 dB.

Moc EIRP

Czasem możemy się spotkać z określeniem “moc eirp”. Miara ta jest wykorzystywana często w różnych regulacjach prawnych. Przykładowo w paśmie 4m maksymalna moc z jaką możemy nadawać (posiadając oczywiście amatorskie pozwolenie radiowe), wynosi 20W eirp. Urządzenia posiadające homologację do pracy w paśmie PMR, mogą mieć maksymalnie 0,5W eirp. itd.

EIRP czyli z angielskiego Effective Isotropic Radiated Power to zastępcza moc promieniowania izotropowego. Mówiąc bardziej zrozumiale: EIRP określa moc, jaką musielibyśmy przyłożyć do anteny izotropowej, aby gęstość mocy w jej otoczeniu była taka sama, jak w naszej antenie w kierunku jej maksymalnego promieniowania.

Mówiąc jeszcze prościej, jeśli gdzieś wolno nam nadawać z mocą 20W eirp to znaczy, że gdybyśmy mieli antenę izotropową to moglibyśmy nadawać z niej z mocą 20W a, że nie mamy to musimy zmniejszyć moc.

Montaż anteny

Kolejny wątek związany z antenami to kwestia ich montażu. Często osoby zaczynające przygodę radiową skupiają się na tym, aby ich radia miały możliwie jak najwyższą moc. Takie rozumowanie jest błędne. Kluczem do dobrej jakości łączności radiowej i wysokich wskazań u korespondenta, nie jest moc a antena. Właściwie to parametry samej anteny są piekielnie istotne. Jednak od nich ważniejsze jest miejsce zainstalowania anteny.

Jeśli staniemy z ręcznym radiotelefonem w środku osiedla, raczej nie uda nam się nawiązać łączności dalej niż na kilkaset metrów. Jeśli jednak z tym samym radiem udamy się na dach wysokiego budynku, szanse na dalszą łączność drastycznie wzrosną. Podobna sytuacja występuje w górach, gdzie ręcznym radiem z mocą 5W, bez większych problemów zrobimy łączność nawet na kilkaset kilometrów. Warto więc zadbać o to, aby nasz superowy diamond zamiast na parapecie znalazł się na dachu.

Łukasz SP9IDA

• E-mail
|
• Facebook