Vågutbredning

Abstrakt men viktigt

Radiovågor är de elektromagnetiska vågor som överför radiosignalen mellan olika geografiskt platser och antenner. Radiovågors utbredning beror av antennernas konstruktion, sändarens effekt, men också av frekvens och förutsättningar som geografisk plats, årstider, väder, atmosfäriska förhållanden, bebyggelse, störande signalkällor med mera.

Markvågsräckvidd

Kommunikationen på 4-metersbandet sker normalt som direktvåg och markreflekterad våg med en utbredning som kan vara upp till 20 km. Även upp till 50 km i gynnsam terräng. Från högt belägna platser kan det ibland fungera mellan Stockholm – Uppsala och det avståndet är 63 km.

Sändarens och mottagarens geografiska höjdläge har stor påverkan på räckvidden då vågutbredningen vid 4-meters våglängd kan liknas med samma räckvidd som fri sikt –  s.k. optisk räckvidd –  och eller till horisonten. Även lite längre avstånd är möjligt då det förekommer en viss nerböjning av vågutbredningen bortom horisonten. Kallas diffraktion. I vissa sällsamma fall med speciella konditioner, som vid solfläcksmaximum, kan signalen reflekteras i F-skiktet och gå extremt långt. Är man i områden som inte kan nås med signal, är man i radioskugga.

Anmärkning: Antalet solfläckar varierar med en cykel på 7 – 14 år med ett medelvärde på cirka 11 år. Ett solfläcksmaximum förväntas under 2025.

Det är värt att komma ihåg, att vid radiokommunikation är en bra utformad antenn, höjden över marken och val av geografisk plats viktigare än hög uteffekt. Inom försvaret lär man ut att en bra stationsplats ska vara högt belägen, ha fuktig mark för bra jordplan och sakna träd och bebyggelse.

Här är 46 sidor lättläst och trevlig information om antenner, från Nordvästra Skånes Radioamatörer: https://www.sk7dd.se/wp/wp-content/uploads/Antenner-och-v%C3%A5gutbredning.pdf

Mobila antenner

Det finns några problem med mobila antenner. Det ena är antennens längd, som kan vara ett problem på en bil. Ett annat är att få till ett bra jordplan. För att inte få allt för lång antenn, så väljer man gärna en antennlängd på ¼ våglängden, vilket vid 4,3 meters våglängd blir ca 1 meter. Väljer man en ¼ antenn krävs ett bra jordplan, exempelvis ett biltak av plåt.

En annan längd som används vid mobila installationer är länden 5/8 våglängd vilket blir en längd på 2,7 meter. En ganska skrymmande antenn på en bil. Fördelen med 5/8 antenner är att de fungerar utan jordplan.

I båda antennvalen blir polarisationen vertikal. Utbredningsloben är med ett homogent och cirkulärt jordplan sidriktad. Där jordplan saknas blir utbredningsloben huvudsakligen vertikalt och väldigt lite av strålningen blir sidriktad.

SWR – Standing Wave Ratio

Ett vanligt sätt att mäta installationens och antennens funktion är att mäta stående våg förhållandet. Mätaren kopplas i serie med antennledningen och mätaren ger ett mått på hur stor del av sändareffekten som når antennen och hur stor del av effekten som reflekteras tillbaka från antennen. Instrumentet på bilden är av tvåvisartyp. Den mäter effekten ut och effekten som reflekteras. Bilden: SWR visas där de två visarna korsar varandra. I det här fallet 2,5:1.

SWR mäts som spänning även om jag här anger det som effekt. Reflexen är en icke önskvärd missanpassning. Mätresultatet blir ett kvotmått. Värdet 1:1 är helt perfekt. Vid värdet 1,5:1 reflekteras 4% av effekten tillbaka och vid 5:1 reflekteras 44.4% av effekten tillbaka. Vid värdet 5:1 är det troligen något fel i installationen.

SWR	Reflekterad spänning i %	Reflekterad effekt i %
1,0:1	0	0
1,1.1	5	0,2
1,2:1	9	0,8
1,3:1	13	1,7
1,4:1	17	2,8
1,5:1	20	4
1,6:1	23	5,3
1,7:1	26	6,7
1,8:1	29	8.2
1,9:1	31	9,6
2,0:1	33	11
2,5:1	43	18,4
3,0:1	50	25
4,0:1	56	36
5,0:1	67	44,4
10,0:1	82	67

Tabellen är lånad från QST ARRL November 2006.

Mer information

Här är två intressanta artiklar. En från Johan Schröder och en från Sven Hubermark. De är lånade från nätet och utlagda av Karlskrona Radioklubb. Tack till er!
Har också tagit med en artikel på engelska om sprötantenner och VHF antenner.
Det finns också en trevlig PDF-bok i på svenska av Täpp-Anders Sikvall om radiokommunikation.

OBS – Det är samma fysikaliska lagar som gäller nu, som gällde när de här artiklarna skrevs 1967, 1972, 2019 och 2023. Så de är fortfarande högaktuella!

1967 – John Schröder

Även John Schröders artikel om mobila antenner i Radio & Television Nr 4, 1967 kan ge bra kunskap.

https://sk7fk.files.wordpress.com/2019/10/antenner_fc3b6rmobilt_bruk.

1972 – Sven Hubermark

Bra information om antenner på fordon är Sven Hubermarks artikel i Radio & Television Nr 2, 1972.

https://sk7fk.files.wordpress.com/2019/04/komradioantenner.pdf

2023 – Sprötantenner – engelsk artikel

Antennteorier och vågutbredning för vertikala spröt med våglängderna 5/8, ½, ¼ och ¾.

https://practicalantennas.com/designs/verticals/5eights/

Mer om sprötantenner finns här: https://en.wikipedia.org/wiki/Whip_antenna

Radiohandbok

Om du vill läsa mer, så rekommenderas att söka på nätet efter: Radiohandbok HF/VHF/UHF För Sändaramatörer och Privatradio användare. http://sm0uei.se/trafik/radiohandbok-vhfuhf/

Den är skriven av Täpp-Anders Sikvall 2019-06-25. Det är ca 50 sidor i formatet PDF, som kan laddas ner.

Koncept för amatörradiocertifikat

353 läsvärda sidor för blivande sändaramatör. Föreningen Sveriges Sändareamatörer SSA, Koncept för amatörradiocertifikat. Andra upplagan ISBN:987-91-86368-23-4 finns här som PDF: https://www.hamnews.se/wp-content/uploads/2018/10/koncept.pdf