Antenneutstråling ved varierende jordforhold.

 

Det diskuteres mye om hvor mye jordforholdene har å si for antennens utstråling, det hersker ingen tvil om at saltvann er den beste antennejorden, derimot blir det ofte hevdet at det er håpløst i høyfjellet. For å bringe litt mer fakta inn i diskusjonen har jeg derfor laget dette innlegget.

I dette innlegget. er det brukt følgende verdier for konduktivitet og dielektrikumskonstanter: 

Jordforhold:	Konduktivitet (S/m):	Dielektrikumkonstant:
Steingrunn	0,002	13
Gjennomsnittlig jord	0,005	13
Saltvann	5	81

Halvbølgedipol for 80 m.

 

Figur 1: Utstrålingen fra en 80 m halvbølgedipol ved varierende jordforhold.

Figur 1 viser utstrålingen ved varierende jordforhold for en halvbølgedipol for 80 m som henger 10 m over bakken, en ganske typisk situasjon for en 80 m antenne her i Norge. Svart viser utstrålingen ved gjennomsnittlig jord, grønt viser utstrålingen på steingrunn som man typisk finner høyt til fjells og blått viser utstrålingen over saltvann. Det er nok sjelden man har mulighet for å sette opp en halvbølgedipol for 80 m over saltvann, men det er likevel en god referanse for sammenligningens skyld.

Forsterkning for 80 m halvbølgedipol hengende 10 m over bakken.
Jordforhold	Forsterkning (dBi)	Utstrålingsvinkel (grader)
Steingrunn (Høyfjellet)	5,61	90
Gjennomsnittlig jord	6,44	90
Saltvann	8,95	90

Tabell 1: Forsterkningen på en 80 m halvbølgedipol ved varierende jordforhold.

Som man ser av Figur 1 og Tabell 1 er det en betydelig gevinst i forsterkningen ved å gå fra gjennomsnittlig jord til saltvann, men utstrålingsvinkelen forblir den samme, rekkevidden på signalene forblir derfor den samme, men man blir hørt bedre av motstasjonen.  Ved å gå fra gjennomsnittlig jord til steingrunn er det liten forskjell i forsterkningen og utstrålingsvinkelen forblir den samme, tapet ved å gå til steingrunn fra gjennomsnittlig jord vil derfor være ubetydelig for en halvbølgedipol på 80 m. 

Halvbølgedipol for 20 m.

 

Figur 2: Utstrålingen fra en 20 m halvbølgedipol ved varierende jordforhold.

Figur 2 viser utstrålingen ved varierende jordforhold for en halvbølgedipol for 20 m som henger 10 m over bakken, en ganske typisk situasjon for en 20 m antenne her i Norge. Svart viser utstrålingen ved gjennomsnittlig jord, grønt viser utstrålingen på steingrunn som man typisk finner høyt til fjells og blått viser utstrålingen over saltvann.

Forsterkning for 20 m halvbølgedipol hengende 10 m over bakken.
Jordforhold	Forsterkning (dBi)	Utstrålingsvinkel (grader)
Steingrunn (Høyfjellet)	6,97	30
Gjennomsnittlig jord	7,10	30
Saltvann	7,99	30

Tabell 2: Forsterkningen på en 20 m halvbølgedipol ved varierende jordforhold.

Som man ser av Figur 2 og Tabell 2 er det er en liten gevinst i forsterkningen ved å gå fra gjennomsnittlig jord til saltvann, men utstrålingsvinkelen forblir den samme, rekkevidden på signalene forblir derfor den samme.  Ved å gå fra gjennomsnittlig jord til steingrunn er det svært liten forskjell i forsterkningen og utstrålingsvinkelen forblir den samme, tapet ved å gå til steingrunn fra gjennomsnittlig jord vil derfor være ubetydelig for en halvbølgedipol på 20 m. 

Kvartbølgevertikal for 80 m.

 

Figur 3: Utstrålingen fra en 80 m bakkemontert kvartbølgevertikal med 32 radialer ved varierende jordforhold.

Figur 3 viser utstrålingen ved varierende jordforhold for en kvartbølgevertikal for 80 m med 32 radialer som ligger på bakken, en ganske typisk situasjon for en fullsize 80 m vertikalantenne her i Norge. Svart viser utstrålingen ved gjennomsnittlig jord, grønt viser utstrålingen på steingrunn som man typisk finner høyt til fjells og blått viser utstrålingen over saltvann.

Forsterkning for 80 m bakkemontert kvartbølgevertikal med 32 radialer.
Jordforhold	Forsterkning (dBi)	Utstrålingsvinkel (grader)
Steingrunn (Høyfjellet)	-0,11	26
Gjennomsnittlig jord	0,26	24
Saltvann	4,75	8

Tabell 3: Forsterkningen på en 80 m bakkemontert kvartbølgevertikal med 32 radialer ved varierende jordforhold.

Som man ser av Figur 3 og Tabell 3 er det er en enorm gevinst i forsterkningen ved å gå fra gjennomsnittlig jord til saltvann, utstrålingsvinkelen blir også betydelig lavere slik at rekkevidden på signalene blir betydelig forbedret.  Ved å gå fra gjennomsnittlig jord til steingrunn er det svært liten forskjell i forsterkningen og utstrålingsvinkelen forblir den samme, tapet ved å gå til steingrunn fra gjennomsnittlig jord vil derfor være ubetydelig. 

Kvartbølgevertikal for 20 m.

 

Figur 4: Utstrålingen fra en 20 m bakkemontert kvartbølgevertikal med 32 radialer ved varierende jordforhold.

Figur 4 viser utstrålingen ved varierende jordforhold for en kvartbølgevertikal for 20 m med 32 radialer som ligger på bakken, dette er ikke så veldig vanlig, da man gjerne monterer kvartbølgevertikaler for de høyere HF båndene på tak med færre radialer, men er tatt med for sammenligningens skyld. Svart viser utstrålingen ved gjennomsnittlig jord, grønt viser utstrålingen på steingrunn som man typisk finner høyt til fjells og blått viser utstrålingen over saltvann.

Forsterkning for 20 m bakkemontert kvartbølgevertikal med 32 radialer.
Jordforhold	Forsterkning (dBi)	Utstrålingsvinkel (grader)
Steingrunn (Høyfjellet)	0,19	26
Gjennomsnittlig jord	-0,04	26
Saltvann	4,52	10

Tabell 4: Forsterkningen på en 20 m bakkemontert kvartbølgevertikal med 32 radialer ved varierende jordforhold.

Som man ser av Figur 4 og Tabell 4 er det er en enorm gevinst i forsterkningen ved å gå fra gjennomsnittlig jord til saltvann, utstrålingsvinkelen blir også betydelig lavere slik at rekkevidden på signalene blir betydelig forbedret.  Ved å gå fra gjennomsnittlig jord til steingrunn er det svært liten forskjell i forsterkningen og utstrålingsvinkelen forblir den samme, tapet ved å gå til steingrunn fra gjennomsnittlig jord vil derfor være ubetydelig. 

Konklusjon.

Som man har sett av de foregående eksemplene har saltvann en betydelig effekt på vertikale antenner, både når det gjelder forsterkningen og utstrålingsvinkelen. Men, man finner også at forskjellen er svært liten når man sammenligner gjennomsnittlig jord med steingrunn, utstrålingen forblir nesten lik både når det gjelder forsterkning og utstrålingsvinkel.

For horisontale antenner er det litt annerledes, utstrålingsvinkelen forblir den samme, og for antenner som henger høyt i forhold til bølgelengden blir forsterkningen nesten uendret, men for horisontale antenner som henger lavt i forhold til bølgelengden vil saltvannet fungere som en reflektor slik at man i realiteten får en to elements retningsantenne som peker rett oppover og av den grunn får man en betydelig økning i forsterkningen.

  

  

CQ World Wide DX Contest

Denne helgen er det CQ World Wide DX SSB Contest, også kalt "CQ Wild West" på spøk. CQ WW er verdens største contest og er delt i tre deler, SSB, CW og RTTY. 

Som vanlig kjører jeg med Kenwood TS-590 og trådantenner.

Antennene er en sloper halvbølgedipol for 20 m, en trapdipol for 10 m, 15 m og 20 m og en trapdipol for 40 m og 80 m.

Loggprogrammet jeg bruker er selvsagt N1MM+.

CQ WW RTTY Contest

 

Denne helgen er det CQ World Wide RTTY Contest! Det blir ikke noen storsatsing i år, men jeg er med for moro skyld! Jeg har fått satt opp min SDR mottaker SDRPlay RSP1 slik at den er koblet opp mot loggprogrammet N1MM+ og transceiveren Kenwood TS-590. Da får jeg et spektrum display i N1MM+, slik at det blir lettere å se hvor det er aktivitet. For å kjøre RTTY bruker jeg Fldigi, også det er koblet opp mot N1MM+ og styres fra det.

LA8OKA/P på Field Day i Jotunheimen.

 

Bilde 1: Antenner i solnedgang.

Field Day er et av årets høydepunkter, og i år hadde jeg tatt meg fri på fredagen og kjørte opp til hytta på Beitostølen etter jobb på torsdagskvelden. Jeg kom til hytta etter midnatt, så det var bare å komme seg i seng. Jeg våknet til nydelig solskinn utenfor hytta fredagsmorgenen, dette lovet bra! Det samme gjorde YR, de meldte strålende solskinn og fine temperaturer hele helgen. Etter en handletur for å gjøre unna de siste innkjøpene med mat bar det av gårde til fjells. I kafeen på Bygdin Høifieldshotel inntok jeg et digert karbonadesmørbrød til lunch, jeg hadde god tid, det var lenge igjen til kl 15, og det ville ikke ta mer enn en halvtime å kjøre de siste ca. 3 milene som var igjen til helgens QTH.

Jeg ankom QTH’et litt etter kl 16, og gikk meg da en liten tur for å rekognosere, da jeg kom tilbake til bilen traff jeg 2 syklister som var på tur i området, siden haugen jeg hadde tenkt å sette opp masten på lå omtrent 200 m unna veien, spurte jeg de om de kunne hjelpe meg med å bære den opp, de sa straks ja. Den ene fortalte at han hadde en onkel som var radioamatør, men han husket dessverre ikke kallesignalet. Jeg takket for hjelpen, og syklistene fortsatte på turen sin.

Etter at syklistene hadde dratt reiste jeg opp masten, når masten først er på plass der den skal reises, tar det ikke lang tid å reise denne typen master, man setter opp basen, bardunerer og sørger for at basen er i water, så er det bare å jekke opp ett og ett masterør om gangen.

Bilde 2: Den største masten er reist, og klar til at man kan heise opp antenner i den.

Så var det å sette opp den minste masten, også den en gammel militær mast, men av en vesentlig lettere type. Denne typen er enkel å bære med seg, men krever helst at man er to stykker for å sette den opp, og siden syklistene hadde dratt og det ikke så ut til å dukke opp noen nye med det første, måtte jeg sette opp denne alene. Det har jeg heldigvis lang erfaring med, ved hjelp av lange barduner og gode plugger får jeg til å reise denne masten alene, resultatet blir riktignok til at masten ser ut som en forskrudd banan, men det gjør ikke noe, det viktigste er at jeg får antennen høyt over bakken, ikke hvordan det ser ut.

Med begge mastene oppe, heiste jeg opp antennene, først en viftedipol for 80 m og 40 m i den store masten, og så en loopantenne for 40 m, 20 m, 15 m og 10 m mellom den store og den lille masten.

Bilde 3: Telt, master og antenner på plass.

Da alt det tunge arbeidet var unnagjort var det på tide med litt mat, frem med stol, bord og portabel gassgrill, og etter litt kokkelering var dagens andre etegilde i gang. Mat smaker ekstra godt i fjellet, og med det nydelige været var det bare å kose seg! Det er ikke ofte man har T-skjorte-vær med 22°C på 1200 meters høyde i september!

På lørdagen våknet jeg til nok en nydelig dag, etter frokost begynte jeg å koble opp radioen og sjekke at den fungerte slik den skulle. Sjekket så SWR på antennene, og siden det var OK på alle båndene jeg skulle kjøre var alt klart. Det var mange timer igjen til Field Day’en begynte, derfor tok jeg meg en liten tur i nærområdet. Området rundt QTH’et er preget av høye avrundede fjell og store vidder, et ganske annerledes terreng enn i den vestre delen av Jotunheimen noen få mil unna. Et ordentlig flott landskap med mye mindre folk enn litt lenger vest.

Så var Field Day’en i gang, den første jeg kjørte var R9AE på 10 m, så tenkte jeg at jeg skulle sjekke 80 m, men der var det miserable forhold, kun LA1QRO/P var å høre. Så etter å ha kjørt LA1QRO/P var det tilbake til de høyere båndene, der forholdene var veldig bra.

I år hadde jeg bestemt meg for å kjøre QRP, det gjør at kravene til strømforsyningen blir mye lavere, og ett blybatteri på 80 AH holdt hele Field Day’en for både radioen og PC’en. Jeg kunne trolig klart meg med et mye mindre batteri, men når det er bilvei helt frem sparer man ikke på batteriet. Det er ikke noe verre på Field Day enn å gå tom for strøm! Transceiveren jeg brukte er en Elecraft KX3, den var koblet til PC’en med et MicroKEYER USB Interface III. Med dette oppsettet kunne jeg kjøre både SSB og digimode.

Bilde 4: "Shacken" bestående av Elecraft KX3, MicroKEYER USB Interface III og PC.

Til sammen ble det kjørt 191 QSOer fordelt på 56 på SSB og 135 på digimode, fordelt på båndene på følgende måte:

160 m: 1
80 m: 9
60 m: 3
40 m: 45
20 m: 73
15 m: 15
10 m: 22

Til sammen kjørte jeg 36 DXCC, hvorav Argentina, Asiatisk Russland, Kanada, Kina, Indonesia, Japan, Sør-Afrika og USA var DX. I det hele tatt er jeg ganske fornøyd med resultatet med tanke på at jeg kun kjørte 5 watt på trådantenner.

Bilde 5: Reinsdyr.

På formiddagen på søndag ble jeg oppmerksom på at en stor reinsdyrflokk var på vei rett mot meg, jeg så for meg at reinsdyr viklet inne i antennetråd og barduner kunne bli en komplisert affære, så her måtte noe gjøres. Siden dette var tamrein, fant jeg ut at jeg skulle prøve plastpose-trikset, det fungerer ofte på både kyr og sauer, så kanskje også på tamrein? Plastpose-trikset kommer av at bønder ofte har med seg kraftfor til dyrene på beite i plastposer, og når dyrene ser en plastpose kommer de ofte løpende mot bonden for å få godsaker. Jeg gikk ned til bilen, og fant en plastpose som jeg fylte med diverse jeg fant i bagasjerommet, blant annet en sammenleggbar feltspade og et nylontau. Trikset fungerte og jeg fikk reinsdyrene til å følge etter meg ca. 1 kilometer vekk fra antennene, så gikk jeg rett mot solen ett stykke, før jeg gikk i en stor bue tilbake til QTH’et, mens reinsdyrene forsvant i en annen retning.

Klokken 14:57 ble den siste QSO’en kjørt, og det var på tide å pakke sammen. Pakkingen gikk greit, og jeg fikk hjelp av noen nye forbipasserende syklister til å bære ned den store masten. Det viser seg at bare man spør, så får man hjelp med det meste. Da jeg bar ned det siste kolliet begynte det å regne, og jeg kunne fornøyd sette meg inn i bilen etter en kjempeflott Field Day, mens himmelen åpnet seg og vinduspusserne gikk for fullt. Jeg kom hjem litt utpå søndagskvelden, og våknet opp til flomstengte veier både i Gudbrandsdalen og Valdres på mandag. Litt flaks skal man ha, andre derimot mistet både hus og hjem i uværet og flommen som fulgte.

SSA Portabeltest Høst

I helgen kjørte jeg Portabeltesten fra Minneåsen. Det var gode forhold og med unntak av to kontakter kom jeg fint igjennom med bare 0.9 watt.

Jeg kjørte contesten med Elecraft KX3 og en viftedipol for 80 m og 40 m. Jeg logget på papir, så det var et enkelt oppsett.

Senter på antennen ble hengt opp i en gammel bærbar millitærmast, mens endene ble hengt opp i to trær.

Jeg hadde rigget meg til på verandaen på hytta.

"Back to basic". Logget på papir, enkelt og greit.