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Antennenhöhe

Antennenhöhe

Die Höhe einer Antenne hat einen großen Einfluss auf ihre Leistung. Aspekte wie die Speisungsimpedanz, das Strahlungsdiagramm, die Strahlungsverluste, die Entfernung von Interferenzen, die Verringerung der Möglichkeit der Exposition gegenüber HF-Strahlung usw.

Im Allgemeinen ist die Leistung der Antenne umso besser, je höher sie ist. Manchmal gibt es jedoch einige Grenzen, da das Gesetz die Rendite verringert. Oft liegt dies jedoch außerhalb der Reichweite von Amateurfunknutzern, aber manchmal möchten Rundfunkveranstalter besonders hohe Antennen, um die Leistung zu erzielen erforderliche Abdeckung bei VHF und UHF.

Rundfunkveranstalter investieren häufig in sehr hohe Türme, insbesondere für UKW- und UHF-Übertragungen. Das Erreichen des größten Abdeckungsbereichs kann oft nur durch Erhöhen der Antennenhöhe erreicht werden.

Antennenhöhe bei HF

Aufgrund der Wellenlänge von Signalen bei HF sind Antennen in Bezug auf elektrische Wellenlängen relativ nahe an der Erde montiert. Dies bedeutet, dass der Boden auf verschiedene Weise mit der Antenne, insbesondere einer horizontalen Antenne, interagiert.

Bei HF-Antennen spielen zwei Hauptfaktoren eine Rolle:

  • Strahlungswinkel: Bei der Fernkommunikation bei HF wird festgestellt, dass es umso besser ist, je kleiner der Abstrahlwinkel der Antenne ist. Viele Behörden für Antennendesign und -installation empfehlen, dass die Antenne mindestens eine halbe Wellenlänge hoch sein sollte. Dies kann für Frequenzen, beispielsweise über 15 MHz, relativ einfach sein, aber für niedrigere Frequenzen mit längeren Wellenlängen ist dies weniger wahrscheinlich.

    Es ist möglich, die Höhe der untersten Keule für eine horizontale Antenne über einem perfekt leitenden Boden zu berechnen. Es kann aus der folgenden Formel bestimmt werden:

    Wo:
    θ = der Wellen- oder Elevationswinkel für die Keule
    h = Antennenhöhe über dem Boden in Wellenlängen

    Zusammenfassend ist die niedrigste Keule des Strahlungsmusters umso niedriger, je höher die horizontale Antenne ist.

    Ein wichtiges Thema ist natürlich, genau zu bestimmen, wo sich der Boden befindet. Da der Boden keine perfekt leitende Oberfläche ist, kann die Signalwelle abhängig vom Bodentyp und seiner Leitfähigkeit bis zu einem gewissen Grad in den Boden eindringen. Es kann sein, dass die tatsächliche elektrische Masse von der Antenne weit unter dem physischen Erdniveau liegt. Es besteht ein gewisses Maß an Unsicherheit, da es schwierig ist, genau vorherzusagen, wie sich die Dinge entwickeln werden, und sie können von Tag zu Tag variieren, abhängig vom Wasserstand im Boden zu der Zeit.

  • Strahlungsverluste: Es wird festgestellt, dass, wenn sich eine horizontale Antenne dem Boden nähert, die Verluste aufgrund des Bodens selbst wichtiger werden und in sehr geringen Höhen der Hauptfaktor sein können, der die Antennenleistung bestimmt. Beispielsweise beträgt die Wellenlänge für ein Signal mit 2 MHz etwa 150 Meter. Ein typischer Funkamateur kann Probleme haben, eine horizontale Antenne für diese Frequenzen zu erhalten, die manchmal bis zu 3 oder 4 Meter hoch sind. Bei diesen Höhen relativ zu einer Wellenlänge sind die Bodenverluste höchstwahrscheinlich der dominierende Faktor. Es wurde berechnet, dass eine horizontale 7-MHz-Dipolantenne in einer Höhe von etwa 5 Metern nur einen Wirkungsgrad von etwa 50% aufweist - die Hälfte der verfügbaren Leistung geht als Bodenverlust verloren.

Als grobe Faustregel wird oft gesagt, dass eine Verdoppelung der Höhe einer Antenne zu einer Erhöhung der Verstärkung um 6 dB führt. Obwohl dies von der tatsächlichen Situation und einer Vielzahl von Vorbehalten usw. abhängt, haben Studien gezeigt, dass es im Allgemeinen nicht zu weit von der Wahrheit entfernt ist. Im schlimmsten Fall gibt es eine sehr gute Vorstellung davon, wie wichtig es ist, die Höhe einer Antenne zu erhöhen.

Antennenhöhe für VHF & UHF

Bei UKW und UHF ist die Funkausbreitung eher eine Sichtlinie, wenn auch nicht immer.

Einer der Hauptvorteile beim Erhöhen der Höhe einer Antenne besteht darin, dass die Antenne über die Elemente angehoben wird, die die Antenne blockieren könnten. Baumhäuser und dergleichen absorbieren alle Funksignale, insbesondere bei UKW und UHF.

Für die VHF- und UHF-Bänder ist es normalerweise nicht schwierig, die Antenne so zu errichten, dass sie sich weit über dem Boden befindet, und daher ist der primäre Effekt eines nahe gelegenen Bodens weniger relevant.

Wenn Sie die Antenne anfänglich anheben, wird sie über Objekte wie Häuser, Bäume usw. angehoben, die dazu dienen, die Antenne in Bezug auf Funksignale zu maskieren oder abzuschirmen. Das Anheben der Antenne über diese Hindernisse verbessert die Leistung der Antenne erheblich.

Ein weiterer Vorteil bei VHF und UHF ist, dass der Funkhorizont umso weiter entfernt ist, je höher die Antenne ist. Bei UKW / UHF-Sendungen wird der Funkhorizont häufig als 4/3 des sichtbaren Horizonts angesehen, was auf den Biegeeffekt zurückzuführen ist, der durch Änderungen des Brechungsindex in Bodennähe verursacht wird. Durch Anheben der Antenne wird dies erheblich erhöht und dadurch die Reichweite der Übertragung erweitert.

Der Höhengewinn muss jedoch gegen den Feederverlust abgewogen werden. Bei VHF und insbesondere bei UHF werden die Verluste im Feeder beträchtlich und können in einigen Fällen größer sein als der Gewinn, der sich aus der erhöhten Höhe ergibt. Es ist notwendig, dies zu beurteilen und das beste Gleichgewicht zwischen dem Gewinn durch erhöhte Höhe und dem erhöhten Verlust durch erhöhte Länge des Feeders zu erzielen.

Offensichtlich wird die Verwendung des bestmöglichen Feeders einen Unterschied machen.

Antennenhöhe und Interferenz

Höhere Antennen neigen naturgemäß dazu, um größere Entfernungen von anderen elektronischen und elektrischen Geräten entfernt zu werden.

Dies hat zwei Auswirkungen. Zum einen ist ein an die Antenne angeschlossener Empfänger weiter von Störquellen auf oder in Bodennähe entfernt. Das zweite ist, dass das von der Antenne übertragene Signal weiter von einem Ort entfernt ist, an dem eine Störung durch das übertragene Signal ein Problem verursachen kann.

Antennenhöhe und HF-Exposition

Das Bewusstsein für die Exposition gegenüber HF wächst. Wenn Sender eine relativ hohe HF-Strahlungsleistung übertragen können, muss diese so weit wie möglich von Bereichen ferngehalten werden, in denen Personen häufig sind.

Wenn die Antenne von Natur aus auf einem hohen Niveau ist, wird die HF von Personen ferngehalten und die Wahrscheinlichkeit verringert, dass Personen in Bereiche gelangen, in denen sich die HF auf einem hohen Niveau befindet.

Bei jeder Antenne, sei es für HF, VHF oder UHF usw., verursachen hohe Masten offensichtlich erhebliche Kosten für jede Antenneninstallation. Sie erzeugen auch eine viel größere visuelle Wirkung und unterliegen möglicherweise den örtlichen Planungsgesetzen. Bei der Bestimmung der Höhe einer Antenne müssen viele Faktoren ausgeglichen werden. Die Höhe bietet einen Gewinn, jedoch auf Kosten der visuellen Wirkung, der zusätzlichen Kosten des höheren Mastes, möglicherweise eines erhöhten Feeder-Verlusts und anderer Faktoren.

Im Allgemeinen verbessert das Aufstellen eines Antennensystems in der Luft seine Kommunikationsfähigkeiten und verringert auch die Wahrscheinlichkeit von HF-Exposition und elektromagnetischen Störungen.

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