Zkracování vertikálů

O anténách

Kontakt

Vertikály na paneláku

Všeobecně

Setkal jsem se s odvážným názorem, že střechu vysoké budovy lze považovat pro krátkovlnnou anténu za zemní rovinu. Osobně nevím, kde a jak tento názor vznikl a ani jakou teorií je podložen. Vím pouze, že na několika seriózních vývojových pracovištích se provádí modelování antén včetně významných (z hlediska vyzařování) objektů, např. železobetonových konstrukcí, které jsou v okolí antény, tedy např. pod nízko položenými radiály. Uvedu tady dvě nebo tři hypotézy:

č. 1. Pokud by bylo možné považovat výškovou budovu za zemní rovinu, pak by vyzařovací diagram jednoduché antény musel odpovídat ekvivalentní montáži nad zemí, tj. např. vertikál GP ve výšce 2.8 metru nad zemí by vyzařoval obdobně jako stejný vertikál nad výškovou budovou (vysokou 30 metrů) ve výšce 32.8 metru.

č. 2. Chování antény na výškové budově se bude blížit chování antény ve volném prostoru. To rozlišíme podle toho, že tvar vyzařovacích diagramů bude podobný.

č. 3. Chování antény bude odlišné od obou předchozích případů.

Modelování antény na výškové budově

Modelování antény společně s výškovou budovou je extrémně pracná. Pracné je i ověřování konvergence takového modelu. Práce jsou šíleně náročné na výkon použitého počítače, výpočty trvají mnoho hodin a zpravidla nejde použít nástrojů pro různé optimalizace. Proto se domnívám, že neexistuje větší množství NEC modelů budov a sám mám jenom jeden model železobetonové reálné budovy, která je vysoká 30 metrů, o půdorysných rozměrech cca 45 x 10.5 metru. Pro modelování jsem vybral vertikál typu GP pro pásmo 20 metrů, protože jsem ho použil pro srovnávání jiných antén. V reálu bude možné anténu umístnit doprostřed ploché střechy budovy. Takže délka budovy je delší než 2 x lambda, šířka je jen asi 1 x lambda a výška je přibližně 1.5 x lambda. Výsledek modelování je zde:

Na prvním řádku je anténa umístěná se 4 vodorovnými radiály ve výšce 2.8 metru nad zemí. Na druhém řádku je stejná anténa instalovaná na měřicím pracovišti se zemními radiály a s ekvivalentním odporem Rz = asi 13 Ohmů. Na třetím řádku je vertikální anténa se 4 vodorovnými radiály ve výšce cca 2.8 metru nad střechou železobetonové budovy.

První závěry:

1. zisk antény montované nad plochou střechou dle modelu vzrostl o cca 6.5 dB!
2. maximum vyzařovacího úhlu se snížilo z cca 20° na cca 7.5°
3. zhoršila se směrovost antény, v horizontální rovině o více než 3 dB, ve vertikální rovině je více laloků
4. tvar vyzařovacího diagramu se více podobá vyzařování vertikálu ve volném prostroru - viz srovnání diagramů zde:

Tvar diagramu, jak je viditelné se tedy více podobá vyzařování ve volném prostoru, ale diagram má laloky, tedy i výrazná minima.

Na základě výsledků modelování si dovolím vyloučit hypotézu č. 1, která nám tvrdí, že vyzařování antény GP je totožné s vyzařováním antény instalované ve stejné výšce nad zemí. Asi bychom tuto hypotézu vyloučili také na základě úvahy a známé teorie zrcadlových odrazů antén. Vyzařování není totožné. Je to odvážný laický názor na chování krátkovlnné antény.

Hypotézu č. 2 zatím nevyloučím, protože se na druhém obrázku až v příliš bodech podobají vyzařovací diagramy. Rozdíl je v tom, že ve volném prostoru by anténa byla bez laloků, na střeše má laloky!

Hypotézu č. 3 přijmu částečně. Chování antény je odlišné od prvního případu podstatně, ale nikoliv od druhé hypotézy tvarem a hodnotami. Odlišnost je ve směrovém chování (chcete-li směrovosti), protože tam jsou laloky v obou rovinách.

Ověření hypotéz

Na ověření hypotéz si budete muset počkat, protože kvůli tomuto právě vyrábím měřicí všesměrovou feritovou anténu. Jenže bych potřeboval mít velice vyrovnaný vyzařovací diagram, abych jednoznačně prokázal a změřil alespoň ta třídecibelová minima v horizontální rovině. S tím, co mám k měření teď, mohu pouze prokázat, že ta minima jsou, ale nevím, jak jsou velká.

Závěr

Závěr vás v tomto případě nepřekvapí. Budu zde konstatovat, že vertikální antény typu GP lze instalovat na výškových železobetonových budovách, ale bude nutné počítat s tím, že taková instalace může mít vady směrovosti, tedy otravná minima do některých směrů.