Antennijuttuja
Antenniteoriassa ja antennien käytännön toteutuksissa aukeaa pandorran aski. Tässä ollaan äkkiä vaikeiden asioiden äärellä. Koitan yksinkertaisesti selittää muutamia asiaan liittyviä perusasioita. Käytännön antennit ja niiden kestävyys on sitten eri juttu.
Antennitekniikassa kaikki asiat on suhteessa aallonpituuteen. 27MHz CB radioissa aallonpituus on 11m.
Käytännössä kaikki antennikonstruktiot ovat resonanssiantenneja eli ovat resonanssissa halutulla käyttötaajuudella.
Resonanssissa antenni näkyy resistiivisenä kuormana lähettimelle.
Radioiden (lähettimien) antenniliitännässä on vakiintunut 50ohmin sovitus. Tarkoittaa sitä, että resonsnssin lisäksi antennin pitäisi olla 50ohmin reali (resistiivinen) kuorma lähettimelle.
Perus antennirakenne on puoliaaltodipoli. 11m aallonpituudella tämä tarkoittaa kahta 2.75m lankaa tai elementtiä mitkä sojottaa vastakkaisiin suuntiin. Kytkentä radioon tapahtuu keskipisteestä eli antennin koko pituus on 5.5m.
Dipoli voidaan rakentaa myös siten, että toinen viiksi jätetään pois ja käytetään maata puuttuvan viiksen peilikuvan luomiseksi. Maa voi olla myös tarpeeksi laaja johtava osa esimerkiksi auton katto. Tarpeeksi laaja tarkoittaisi 1/4 aallonpituutta eli 2.75m kanttiinsa.
Hetkeksi takaisin sovitukseen. Dipoli vapaassa tilassa näkyy noin 75ohmin kuormana resonanssitaajuudella. Kun lähestytään johtavaa pintaa (maan pinta) putoaa impedanssi matalammaksi. Aikaisemmin mainittu tikku johtavalla pinnalla käyttäytyy siten, että äärettömän laajalla maatasolla impedanssi (sovitus) on noin 35ohmia. Mikäli maatasoa aletaan muotoilla kohti toista dipolin viikseä kasvaa impedanssi kohti 75ohmia. Sovituskonsteja on muitakin, mutta tämä periaate on hyvä ymmärtää autoasennuksia ajatellen.
Käytännön antenneissa 11m aallonpituudella varsinkin mobile asennuksissa harvoin päästään täysmittaisiin antenneihin ja maatasoihin. Mikäli antenni on lyhyempi kuin 1/4 aallonpituutta alkaa se näkymään kapasitiivisena reaktanssina (kondensaattori) lähettimelle. Tätä voidaan korjata lisäämällä piiriin induktanssia (kela).
Käytännön antenneissa tämä kela voi olla:
Alhaalla (bottom loaded)
Keskellä (center loaded)
Ylhäällä (top loaded)
Mekaaniselta kestävyydeltä tollanen bottom load rakenne missä kela on samalla julma jousi lienee kestävin. Sähköisesti tilanne on taas monimutkaisempi. Vähän kulmat oikoen antenni säteilee paremmin niiltä osilta missä kulkee suurin suurtaajuusvirta. Top loadingissa tämä toteutuu parhaiden, mutta konstruktio on herkin ympäristön muutoksille. Bottom loading taas vähemmän herkkä ympäristölle, mutta säteilyteho jää pienemmäksi.
Kaiken edellä selitetyn lisäksi antennisysteemissä on mukana kaikki roju mikä on antennin reaktiivisessa lähikentässä. Tämä tarkoittaa käytännössä suunnilleen 1.1m etäisyyttä meidän 11m aallonpituudella. Käytännössä oleellinen juttu on mikä tahansa muutos antennin asennuksen ja virityksen jälkeen muuttaa viritystä. Esimerkkinä jos antenni on vaikka takakulmassa merkitystä on onko vararengas ovessa vai ei.
Antennin säteilykuvio on myös monimutkainen juttu. Jotain käytännön vinkkejä kuitenkin löytyy.
Keskellä kattoa tuottaa mahdollisimmat tasaisen kuvion kaikkiin suuntiin.
Katon takaosassa tuottaa kuvion mikä on voimakkaimmillaan eteenpäin.
Konepellillä paras teho on taas taaksepäin.
Puskurit, kattotelineet, rengastelineet ym. ovat paikkoja mistä ei helposti voi päätellä säteilykuviota.
Antennin virityksellä tarkoitetaan operaatiota missä antennin resonanssi saadaan halutulle taajuudelle ja sovitus mahdollisimman lähelle 50ohmin resistiivistä sovitusta, Tässä asiassa "lähellä on mukana". Ajoneuvossa kun kaikki muuttuu kaikenaikaa. Mikäli sovitus on toivottomasti pielessä saattaa radion lähetin hajota. Huono sovitus kaikissa tapauksissa tarkoittaa sitä, että radion lähettimen tehosta vain osa siirtyy antenniin ja säteilee.
Tehon lisäksi aikaisemmin osina selitetty antennin säteilyhyötysuhde vaikuttaa siihen paljonko käytettävissä olevasta tehosta oikeasti lähtee "taivaalle". Tässä nyrkkisääntö isompi (pidempi) on parempi siis aallonpituuteen suhteutettuna.
Tarvittaessa jatketaan keskustelua.
t. Radio Ukko
|