Søk i xoavionics.com

VHF radioantenner i fly

Mange har spørsmål om forskjellige forhold og fakta som innvirker på hvor godt radioen i flyene fungerer. Antennekretsen er en vital del av dette bildet.

Vi benytter vertikal polarisasjon i våre antenner, fordi det gir flyradioer best horisontal rekkevidde. Det betyr også at selve antenneelementet monteres vertikalt. Dette er samtidig praktisk om bord i fly, spesielt når de er laget av armert plast eller tre/rør/duk, siden vi kan gjemme bort antennen inne kroppen. Men for all del, ikke gjem den bort bak et karbonskrog. Da kan det bli stille…Mange spør hvordan de best monterer en ferdig antenne eller lager seg en egen helt fra grunnen av. Dette er et gjenganger-tema med mange fallgruver og feilkilder. Og spesielt ille er det at noen flyfabrikanter i utgangspunktet gjør elementære feil i sine antennekretser som de leverer ferdig installert med flyet.

Impedans

Impedans er den motstand i en krets som virker på et signal med en gitt frekvens, altså ikke den likespenningsmotstand du måler med et multimeter og som av noen tituleres som ohmsk motstand. Flyradioer er designet og leveres for antennekretser med 50 ohms impedans. Det samme er koaksialkablene vi benytter mellom radio og antenne(eller de bør være det). Ideelt sett skal impedansen i selve antennen være den samme som i kabel og radioens antennetrinn. Men er det slik? Hadde vi hatt plass ville en effektiv antenne vært utformet som en dipol. Det vil si et antenneelement som er delt på midten med en ”pisk” oppover og en nedover. Et hinder for å bruke dette er at det trenger ca 120 cm plass i høyden. Et annet problem er at impedansen i en dipol er 70 ohm, ergo den passer ikke til VHF-radioer laget for fly.

Jordplan

Det vanligste i metallfly er å montere en antennepisk i selve skroget, pekende oppover. Da virker skroget som antennens ”jordplan”, som er en nødvendig del av kretsen, når at en antenne som ikke er laget som en dipol, skal fungere godt. Hva skjer så med impedansen?

En antenne montert på et flatt jordplan som ligger 90 grader i forhold til antenneelementet har en impedans på 30 ohm. Ergo ikke spesielt heldig det heller, selv om dette er vanlig i mange fly. Det fungerer, men mye av effekten under sending og følsomheten under mottak, forsvinner i denne mistilpassingen. Kravet er at maksimal demping i en antennekrets om bord i fly, skal være under 1,5 desibel(db), kabelen inkludert og med SWR (stående bølge forhold) på maks 3. I praksis betyr det at demping av inntil halvparten av radioens sendeeffekt i antennekretsen godtaes. Hva skal du så gjøre for å tilpasse en antenne til å gi 50 ohms impedans?

Jo, du skal forme jordplanet slik at det står 45 grader vinkel nedover, eller sagt på en annen måte135 grader i forhold til
det vertikale aktiveantenneelementet. Dette kan også lages som tre eller fire jordradialer som peker nedover under det aktive antenne-elementet. En utfordring er å få fysisk plass til dette inne flykroppen eller i halen, noe som sjelden lar seg gjøre.
Et godt kompromiss kan være å lage et jordplan av en plate som klippes i for eksempel fire seksjoner som brettes nedover så nær 45 grader som mulig. Når det gjelder størrelsen på jordplanet er det igjen vanskelig å få til det ideelle som kan være helt opp mot en kvadratmeter, men lag det så stort som mulig. Avstanden eller ”gapet” mellom antennen og jordplanet skal være mellom syv og ti millimeter.

 

Materialer og størrelser

 

Start med å velge en god koaksialkabel med så liten høyfrekvenslekkasje og så lav demping som mulig. Dette fremgår av kabelens datablad. Videre tilsier midtpunktet i det frekvensbåndet vi benytter til VHF om bord, at det aktive elementet skal ha en lengde på ca 58 centimeter(58,6 cm utgjør en kvart bølgelende for frekvensen 127 MHz). Men det er også et annet forhold som spiller inn, nemlig ”bredden”. Med det menes hvor effektiv antennen er i frekvensene over og under den frekvensen som avstemmer best med denne lengden. Vi ser ofte under målinger at effekttapet i antennekretsen øker forholdsvis mye, når vi tester de laveste og høyeste frekvensene. Det forteller om en ”smal” antenne. Dette forårsakes av et aktivt element eller antennepisk som er utført med liten diameter. Kanskje bare en eller to millimeter. For det er faktisk slik at dersom du benytter et element med større diameter så blir antennens effektivitet bedre over et større frekvensspenn. Fra seks og helt opp til tolv millimeter er gunstig for oss. Over dette går det utover antennens totale virkningsgrad. Dette er også årsaken til at gamle TV-antenner ofte ble laget av aluminiums rør på 8-10 millimeter.

Materialet har også stor innvirkning. Sølv og kobber er velkjente og blant de beste elektriske ledere du kan bruke. Aluminium benyttes mye grunnet pris/ytelse, men vi bør ha råd til å styre unna siden det er små lengder vi snakker om her. Til slutt nevnes et annet vesentlig forhold: Vær klar over at kun de ytterste 0,005 mm av antennematerialets overflate utgjør er den aktive delen av antennen. Om overflaten da er korrodert blir effektiviteten i antennen deretter.  Derfor skal du til sist blankpusse metallet og deretter helst lakkere det med epoxy eller tilsvarende. Dette selv om du har montert den inni skroget. En antenne du kjøper beregnet for fly er plastbelagt, trukket med en eller annen type film eller lakkert.