Fig 1A Ideell jord. Høyde λ/2 Fig 1D Tørr jord. Høyde λ/2. Fig 1B Ideell jord. Høyde λ/4 Fig 1E Tørr jord. Høyde λ/4



Like dokumenter
Doublet "Dublett" "Double Zepp" "Extended Double Zepp" (EDZ) "Balanced antenna" "The All Bander" "Multiband Dipole" LB2TB, Lars Norsk Hammeeting 2018

Fredrikstadgruppen av NRRL, Postboks 208, 1601 Fredrikstad Kurs for radioamatører ved LA6PB

Data og kommunikasjon

HIST PROGRAM FOR ELEKTRO- OG DATATEKNIKK St.Øv.

(FYS490 i UiO systemet). Kurset ble holdt i Oslo Uke Arnt Inge Vistnes. Fysisk institutt Universitetet i Oslo

Elektromagnetisk «stråling» i bolighus nær en basestasjon for mobiltelefoner

4X Diamant antenne for 1296 MHz

Avdelingfor ingeniørntdanning

TEKNOSTART 2017 Prosjektoppgave for studieretning Elektronisk systemdesign og innovasjon

DAB i båt Overgang fra FM til DAB i Norge Hvor er det DAB-dekning til sjøs? Antennen - et avgjørende ledd i kjeden

LABJOURNAL BIRD WATTMETER

Løsningsforslag til ukeoppgave 12

Kabelanlegg Side: 1 av 5

Notater av: Sondre Kielland

Forelesning nr.6 INF 1411 Elektroniske systemer. Anvendelser av RC-krester Spoler og RL-kretser

Elektrisk immittans. Ørjan G. Martinsen

Forelesning nr.14 INF 1410

Forelesning nr.7 IN 1080 Elektroniske systemer. Spoler og induksjon Praktiske anvendelser Nøyaktigere modeller for R, C og L

DAB i båt. De riksdekkende DAB-nettene er bygget ut med dekning som gir både sjø og land et stort kanaltilbud over hele landet.

Det trengs to personer for operere begge utrustningene.

RC-channel Analyzer Slå på skanneren Velg riktig modus 3. Sjekking av sender Ta frekvensklype til den aktuelle sender/frekvens som skal sjekkes.

Kunsten å forstå Retningskoblere.

Emnekode: SO 380E. Dato: I L{. aug Antall oppgaver: -4

HOLUND ELEKTRONIKK AS BASEANTENNER

Måling av elektromagnetisk feltnivå

HOLUND ELEKTRONIKK AS APRIL 2018

Forelesning nr.5 INF 1411 Elektroniske systemer. RC-kretser

Portabel 3 elements trådyagi for 2 m.

En del utregninger/betraktninger fra lab 8:

LAB 7: Operasjonsforsterkere

HOLUND ELEKTRONIKK AS

TFEM, METODE OG INSTRUMENTBESKRIVELSE

Eskeland Electronics AS

NGU TFEM, METODE- OG INSTRUMENTBESKRIVELSE

EKSAMEN VÅREN 2007 SENSORTEORI. Klasse OM2

Forelesning nr.7 INF 1411 Elektroniske systemer. Tidsrespons til reaktive kretser Integrasjon og derivasjon med RC-krester

Bølgeledere. Figur 1: Eksempler på bølgeledere. (a) parallell to-leder (b) koaksial (c) hul rektangulær (d) hul sirkulær (e) hul, generell form

Fysikk & ultralyd Side 1

Forelesning nr.6 INF 1411 Elektroniske systemer

INF1411 Obligatorisk oppgave nr. 5

Fredrikstadgruppen av NRRL, Postboks 208, 1601 Fredrikstad Kurs for radioamatører ved LA6PB

Mobildekning i tunneler

DAB/DAB+ integrering til Audi MMI 3G/3G+ (Til modeller uten original DAB-tuner) ND410. Manual ( )

4. ANTENNER. 4.1 Innledning

INF L4: Utfordringer ved RF kretsdesign

KYBERNETIKKLABORATORIET. FAG: Dynamiske systemer DATO: OPPG.NR.: DS4 FREKVENS OG SPRANGRESPONSANALYSE

Antenner for mottak. Håvard Nasvik, LB9RE LA2T

FYS Forslag til løsning på eksamen våren 2014

LABORATORIEØVELSE B FYS LINEÆR KRETSELEKTRONIKK 1. LAPLACE TRANSFORMASJON 2. AC-RESPONS OG BODEPLOT 3. WIENBROFILTER

Brukermanual for digital DAB+ radiomottaker og FM-transmitter til bil Les denne veiledningen nøye før produktet tas i bruk

Jordelektroder utforming og egenskaper

Tiltak for å redusere eksponering

Forslag til løsning på Eksamen FYS1210 våren 2008

01-Passivt Chebychevfilter (H00-4)

Termination circuit board. Figur 2: Termineringer (Ott: Noise reduction in electronic systems, second edition, s 58, 59).

UTSETT EKSAMEN VÅREN 2006 SENSORTEORI. Klasse OM2 og KJK2

Moro med spoler og kondensatorer!

Emnenavn: Fysikk og kjemi. Eksamenstid: 9:00 til 13:00. Faglærer: Erling P. Strand

BRUKERMANUAL. Isolasjonsvakt MEG-1000

g m = I C / V T g m = 1,5 ma / 25 mv = 60 ms ( r π = β / g m = 3k3 )

1. Atmosfæren. 2. Internasjonal Standard Atmosfære. 3. Tetthet. 4. Trykk (dynamisk/statisk) 5. Trykkfordeling. 6. Isobarer. 7.

DAB/DAB+ integrering til Audi MMI 3G/3G+ Til modeller med original DAB-tuner (uten DAB+) ND411. Manual ( )

Kan vi forutse en pendels bevegelse, før vi har satt den i sving?

Forelesning nr.4 INF 1411 Elektroniske systemer

BRUKSANVISNING OG MONTERING

Avdeling for ingeniørutdanning

Universitetet i Stavanger Institutt for petroleumsteknologi

IN 241 VLSI-konstruksjon Løsningsforslag til ukeoppgaver uke 36

INF 5460 Elektrisk støy beregning og mottiltak

Forelesning nr.6 INF 1411 Elektroniske systemer. Anvendelser av RC-krester Spoler og RL-kretser

Infrastrukturdagene 2014

Fasit. Funksjoner Vg1T. Innhold

DAB/DAB+ integrering til Audi MMI 2G ND412. Manual ( )

UNIVERSITETET I OSLO. Introduksjon. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet 1.1

Rapport: Trådløse mikrofoner for bruk i DVB-T båndet 470 MHz 790 MHz.

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Øving 11. Veiledning: november.

Forelesning nr.4 INF 1411 Elektroniske systemer. Vekselstrøm Kondensatorer

NTNU Institutt for elektronikk og telekommunikasjon Akustikk

UNIVERSITETET I OSLO.

Sjekkliste FØR feilrapportering

OLSEN - OVERDRAG. Tingtec as

HENSIKT OG OMFANG...2

DEL 1 Uten hjelpemidler

Obligatorisk oppgave nr 4 FYS Lars Kristian Henriksen UiO

Bærbart 5.5 ( 14 cm diameter) TV med UKW/MW radio. Vennligst les igjennom bruksanvisningen før bruk og oppbevar denne til senere.

Eksamen i FYS Oppgavesettet, inklusiv ark med formler, er på 8 sider, inkludert forside. FAKULTET FOR NATURVITENSKAP OG TEKNOLOGI

Antenne 2 meter nettverkskabel Splitter. Strømadapter 15 meter nettverkskabel Skjøtestykke. Drill med 16mm bor Stjernetrekker Skiftenøkkel

Eksamen våren 2015 Løsninger

Løsningsforslag nr.1 - GEF2200

Løsningsforslag til EKSAMEN

UNIVERSITETET I OSLO

Eskeland Electronics AS

g m = I C / V T = 60 ms r π = β / g m = 3k3

Introduksjon. «Diskret» sinus/cosinus i 1D. Funksjonen sin(θ) INF april 2010 Fourier -- En annen vinkling på stoffet i kapittel 4

Jernbaneverket.217$.7/('1,1* Kap.: 7 Hovedkontoret Regler for prosjektering Utgitt:

Sjekkliste FØR feilrapportering

Farer ved strøm og spenning

VM-550/VM-560 Brukerhåndbok V1.1

Design katalog. Designkonkurranse - Master Hamang - Baerum - Smestad WIDENOJA DESIGN AS

Transkript:

HF-antenner Av Snorre Prytz, Forsvarets forskningsinstitutt Generelt om NVIS-antenner En NVIS (Near Vertical Incident Skyvave) antenne skal dirigere mest mulig av RF effekten rett opp. Effekten blir reflektert fra ledende lag i ionosfæren tilbake til bakken i en paraplyform med radius på noen hundre kilometer. Styrken av det reflekterte signalet avhenger av utsendt effekt, antennen og de ionosfæriske forholdene. Den enkleste og kanskje en av de beste antennene for NVIS er en horisontal dipol. Fig 1 illustrerer noen fundamentale forhold for en horisontal dipol benyttet som NVIS antenne. For vanlig HF kommunikasjon over store avstander ønsker en minst mulig effekt dirigert rett opp og effektutstrålingen fra antennen i en hvis vinkel med horisontalplanet. En horisontal dipol har da gjerne en høyde over bakken som kan være halve bølgelengden, λ/2, eller høyere. For slik anvendelse kan en under beregninger benytte en ideell ledende jord uten at en gjør alt for store feil Fig 1A Ideell jord. Høyde λ/2 Fig 1D Tørr jord. Høyde λ/2 Fig 1B Ideell jord. Høyde λ/4 Fig 1E Tørr jord. Høyde λ/4 Fig 1C Ideell jord. Høyde λ/15 Fig 1F Tørr jord. Høyde λ/15

Fig 1 viser antennediagrammer beregnet for en 15 m lang horisontal dipol. Diagrammene viser antennens forsterkning i forhold til en tenkt rundstrålende (isotropisk) antenne, gitt i dbi. De beregnede verdiene er plottet i et vertikalt plan på tvers av antennetrådene. Figurene 1A, 1B, og 1C viser diagrammene for ideell jord når høyden over bakken varierer, den er gitt i brøkdeler av bølgelengden λ. Frekvensen 10 MHz og bølgelengden λ = 30 m. En ser at ved høyde lik λ/2 har en ikke noen utstråling rett opp. Etter hvert som høyden over bakken minker vil utstrålingen rett oppover øke. Figurene 1D, 1E, og 1F viser tilsvarende diagrammer når en innfører reell jord, her er benyttet tørr jord ( ε = 15, σ =0.001). Nullpunktet ved λ/2 er delvis fylt igjen og en har maksimum utstråling mot zenit ved λ/4. I forhold til en ideelt ledende jord får en større dempning av signalet jo nærmere jorden antennen kommer. Denne effekten kan til en hvis grad kompenseres ved å legge ut et jordnett. Jordforholdene har stor betydning for antennens egenskaper, jo bedre ledningsevnen er jo mer vil utstrålingen nærme seg forholdene for ideell jord. Sjøvann er en svært god elektrisk leder, så en NVIS antenne ombord på en båt har gode forhold. NVIS kan gi utmerket kommunikasjon i den nedre del av HF båndet opp til noen hundre kilometer. Terrenget mellom stasjonene spiller ingen rolle for kommunikasjonen, men forholdene i ionosfæren er avgjørende. Et eksempel på behov som kan dekkes av NVIS i forsvaret er kommunikasjon med jegere fra en kommandoplass. På kommandoplassen, der en har tilgang på kjøretøy, kan en sette opp en semipermanent antenne med gode egenskaper. Jegerne, som må bære med seg utstyret, må ha lett antenneutstyr som enkelt kan settes opp og tas ned igjen, dette vil gå på bekostning av signalkvaliteten. Moderne HF radiosett finner selv brukbare frekvenser og skifter frekvens ofte, justering av antennelengden vil derfor ikke lengre være mulig for å tilpasse antenneimpedansen til senderens utgangsimpedans, dette problemet løses ved å benytte en automatisk antennetuner. Nedenfor er det gitt to eksempler på antenneløsninger for en kommandoplass og et eksempel på feltantenne for f. eks. jegere. Horisontal dipol. Fig 2 er skisse av en horisontal dipolantenne spent opp mellom to 10 m høye master. Høyden er valgt fordi en 10 m høy mast kan reises forholdsmessig enkelt. Lengden på dipolen er 30 m, som gir en resonansfrekvens på 5 Mhz. 10m Coax Tuner 30m Fig 2 Horisontal dipol med antennetuner for frekvensområdet 2 MHz til 8 MHz.

Antennen kan benyttes som mottakerantenne over hele HF båndet; som senderantenne avhenger den av antennetunerens egenskaper, da det er store variasjoner i antenneimpedansen over 8 MHz. Fig 3 viser antenneimpedansen mellom 2 MHz og 8 MHz. Antennen er i resonans ved 4,8 MHz der impedansen er rent ohmsk og lik 61 Ohm. Fig 3. Antenneimpedansen i Ohm som funksjon av frekvens. Rød kurve er for realdelen og blå kurve for imaginærdelen Fig 4 Antennediagramer for dipolantennen ved forskjellige frekvenser. Fig 4 viser antennediagrammene for 4 frekvenser. Avstanden til bakken i bølgelengder varierer med frekvensen (Rød = 0.37 λ, Grøn = 0.17 λ, Gul = 0.1 λ og Blå = 0.07 λ). Dette gir variasjonene i forsterkning rett opp.

Antenneforsterkning mot Zenit dbi 8 6 4 2 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 MHz Antenneforsterkning mot Zenit Fig 5 Antenneforsterkning rett opp som funksjon av frekvens. Kurven i figur 5 viser antenneforsterkningen for frekvensområdet 2 MHz til 11 MHz. Forsterkningen faller raskt ved lave frekvenser, mens den har et svakere fall når frekvensen øker over maksimum forsterkning ved ca 7.5 MHz. Omvendt V antenne. 15 m C o a x 1 5 m 10m Tuner 10,5m Vertikal projeksjon 30 Horisontal projeksjon Fig 6. Omvendt V antenne med to sett antennevirer, som er benyttet som toppbarduner, og antennetuner. Etablering av en omvendt V antenne krever færre resurser enn en horisontal dipol. Ulempen er at antennen som helhet er nærmere bakken enn en dipol, dermed blir forsterkningen dårligere, noe en ser av diagrammet i Fig 7.

Fig 7. Antennediagrammer for omvendt V antenne for forskjellige frekvenser. Kurven i Fig 8 gir en mer detaljert fremstilling av forsterkningen. En taper ca 2 db i forhold til en dipol ved maksimal forsterkning. Den store forskjellen får en imidlertid ved lave frekvenser, der en ved 2 MHz taper ca 5 db. Ved bruk av denne type antenner må en vurdere om besparelsen i antennemateriell og arbeid forsvarer tap av effektivitet. Antenneforsterkning mot zenit dbi 6 4 2 0-2 -4-6 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Frekvens [MHz] Antenneforsterkning mot zenit Fig 8 Antenneforsterkningen mot zenit som funksjon av frekvens.

Fig 9. Antenneimpedans i Ohm som funksjon av frekvens. Rød kurve er for realdelen og blå kurve for imaginærdelen. Fig 9 viser impedansen som funksjon av frekvens. Antennen har resonans ved 4,4 MHz der realdelen av impedansen er 36 Ohm. Antenne for bruk ute i felten. For kommunikasjon ute i felten, der en ikke kan benytte kjøretøy, er vekten av antennemateriellet svært viktig. En enkel dipolantenne kan lages av to kobberwirer som kobles til et matepunkt med koaksialkabelen fra radioen. Dette midtpunktet kan anordnes slik at det har feste for opphenging i f eks et tre. Jo høyere en makter å feste antennen jo bedre er det. De to antennetrådene kan festes med isolatorer til f eks trestammer. I eksemplet nedenfor er de to antennegrenene 15 m hver. Midtpunktet er plassert 3 m over bakken og grenene festet med isolatorer 10 cm over bakken. Klarer en å få deler av antennen høyere vil den bli bedre. Fig 10 Antennediagrammer for en omvendt V, feltantenne

Forsterkning [dbi] dbi 2 0-2 -4-6 -8-10 -12 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 MHz Forsterkning [dbi] Fig 11 Feltantennens forsterkning som funksjon av frekvens. Som en ser av fig 11 er antennen dårlig for de laveste frekvensene. Dette er noe en må leve med hvis en skal ha en antenne som er lett og rask å sette opp. Fig 12 Antenneimedansen som funksjon av frekvens. Rød kurve er for realdelen og blå kurve for imaginærdelen. Fig 12 viser antenneimpedansen som funksjon av frekvens. Antennen er i resonans ved 4,5 MHz, der realdelen er 63 Ohm. En antennetuner er nødvendig også for denne antennen. Siden sendereffekten antakelig er liten for en radio med batteridrift kan tuneren lages mindre og lettere enn for den som brukes ved kommandoplassen.

Konklusjon. For HF kommunikasjon over korte avstander, noen hundre kilometer, er NVIS (Near Vertical Insident Skyvawe) en svært god løsning. Antakelig er denne moden ofte benyttet uten at operatørene er klar over hva de gjør. NVIS kommunikasjon er mest sannsynlig i nedre del av HF båndet, 2 MHz 8 MHz. Det er ikke nødvendig å plassere antennen høyest mulig i terrenget med fri sikt. Retningen av antennetrådene i forhold til mottakerne er heller ikke viktig. Gode jordforhold er imidlertid viktig. Myr eller våt mark gir gode jordforhold. En bør unngå plassering der skog hindrer fri sikt rett opp, f eks inne i et granholdt. En horisontal dipol i en høyde av 10 m med 15 m lange atennegrener er brukbar i det nevnte frekvensområdet. En omvendt V antenne med 10 meter høy mast og 4 antennegrener, som kan benyttes som barduner, gir noe lavere ytelse men krever færre resurser. Som feltantenne kan en dipol med 15 m lange antennegrener benyttes. Denne bør plasseres så høyt som mulig. Eventuelt kan midtpunktet heises opp i et tre og endene festes til trestammer. En automatisk antennetuner er nødvendig for alle antennene.