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.