Antene verticale și antene orizontale în practica radioamatorilor - comparații

Există mai multe avantaje clare ale antenelor verticale față de cele orizontale, în special pentru comunicațiile la distanță mare (DX) și în condițiile de spațiu limitat ale radioamatorilor.

Avantajele antenelor verticale

1. Unghi de radiație mic

Antenele verticale (monopol, λ/4 cu radiale, etc.) radiază în mod natural la un unghi mic de elevație față de orizont - avantajul principal. Acest unghi mic este ideal pentru comunicațiile la mare distanță (DX) deoarece unda radio lovește ionosfera sub un unghi optim, necesitând mai puține "salturi" între pământ și ionosferă pentru a ajunge la destinație. 

Pentru a obține un unghi de radiație la fel de mic, o antenă orizontală (dipol) ar trebui să fie ridicată la o înălțime considerabilă, ideal la jumătate de lungime de undă (λ/2) sau mai mult, ceea ce este adesea dificil sau imposibil de realizat practic pe benzile joase (ex. 80m, 40m).

2. Diagramă de radiație omnidirecțională

O antenă verticală are, în general, o diagramă de radiație omnidirecțională (acoperire uniformă, asemănătoare unei gogoși văzute de sus) în plan orizontal. Acest lucru înseamnă că poate comunica eficient în toate direcțiile fără a fi nevoie să fie rotită, spre deosebire de antenele direcționale orizontale (cum ar fi Yagi sau cubice).

3. Instalare și spațiu

- amprentă la sol redusă

Antenele verticale necesită mult mai puțin spațiu orizontal  Sunt mai ușor de instalat în curți mici, pe acoperișuri sau în locații unde spațiul este o problemă.

- instalare mai simplă

Sunt adesea mai simple și mai ușor de construit și instalat de către radioamatori, mai ales cele de tip monopolar.

4. Polarizare

Pe frecvențe foarte înalte (VHF) și ultra-înalte (UHF), polarizarea devine mult mai critică, iar pentru comunicațiile mobile și repetoare se folosește în mod tradițional polarizarea verticală.

Dezavantaje (comparativ cu antenele orizontale)

- Zgomot mai mare (QRM)

Antenele verticale tind să capteze mai mult zgomot generat de om (linii electrice, dispozitive electronice, etc.), deoarece acest tip de zgomot este adesea polarizat pe verticală. Nivelul de zgomot poate fi mai mare decât la un dipol orizontal bine instalat.

- Eficiență

Eficiența antenelor verticale (în special cele montate la sol) este puternic dependentă de calitatea planului de masă (ground plane sau radiale), care poate necesita o rețea extinsă de fire radiale pentru a fi eficient. Antenele orizontale ridicate la λ/2 au o eficiență superioară.

Concluzie

Antena verticală este adesea alegerea preferată de către radioamatorii care se concentrează pe DX (comunicații la distanță lungă) și au spațiu limitat, datorită unghiului de radiație mic și naturii omnidirecționale.

Antena orizontală este de preferat pentru contacte locale sau pe distanțe medii (NVIS), oferind, în general, o eficiență mai bună și niveluri de zgomot mai mici, cu condiția să poată fi ridicată la o înălțime adecvată.

Sunt șanse mari ca polarizarea inițială (verticală sau orizontală) a unui semnal pe unde scurte (HF) să nu mai conteze după ce unda a călătorit prin ionosferă (propagare DX).

 

 Da, iată o comparație a costurilor și complexității instalării unei antene verticale eficiente și a unui dipol orizontal eficient pentru banda de 40 de metri (7 MHz), o bandă populară în rândul radioamatorilor:

Cost și Complexitate: Verticală vs. Dipol Orizontal (40m)

1. Dipolul Orizontal (λ/2)

Un dipol orizontal pentru 40m are o lungime de aproximativ 20 de metri și este, în general, cea mai simplă și mai ieftină soluție.

- Costuri

Foarte scăzut. Ai nevoie de 20 de metri de sârmă cupru emailată/lițată (ieșind cel mai ieftin), un izolator central (balun opțional) și doi izolatori de capăt. Poți construi un dipol cu sub 50 EUR.

- Complexitatea instalării

Scăzută (dacă ai suporți). Se montează relativ ușor, întins între doi stâlpi, copaci sau structuri. Provocarea este spațiul orizontal necesar (20m).

- Eficiența (DX)

Dependentă de înălțime. Pentru DX eficient (unghi de radiație mic), ai nevoie să-l ridici la cel puțin 10 metri (≈λ/4) sau ideal la 20 de metri (≈λ/2). Dacă este instalat jos, performanța DX scade drastic, favorizând comunicațiile locale (NVIS).

- Spațiu necesar

Mare. Necesită cel puțin 20 de metri lungime și spațiu suplimentar pentru suporți/ancore.

- Radiale

Nu necesită rețea de radiale.

2. Antena verticală (monopol λ/4 la sol)

O verticală (de obicei un sfert de undă) pentru 40m are o înălțime de aproximativ 10 metri și necesită un plan de masă (radiale) pentru a fi eficientă.

 - Costuri 

Moderat-Mare. Costul este dominat de elementul radiant (stâlp/țeavă) de 10 metri și, mai ales, de sistemul de radiale. Antenele verticale multiband comerciale sunt adesea mai scumpe (sute bune de EUR).

- Complexitatea instalării

Mare (datorită radialelor). Deși amprenta la sol este mică, efortul real se depune în instalarea rețelei de radiale.

- Eficiența (plan de masă)

Critică. Pentru eficiență maximă, sunt necesare zeci de radiale de λ/4 (aprox. 10m fiecare) îngropate sau așezate la sol . Fără o rețea extinsă de radiale de calitate, o mare parte din puterea de emisie se pierde în solul rezistiv, reducând performanța semnificativ.

- Spațiu necesar

Mic (înălțime), Mare (radiale). Necesită doar 10 metri înălțime, dar, paradoxal, un spațiu circular mare pentru a întinde radialele pe sol (dacă se dorește eficiență maximă).

- Necesitatea de radiale

Esentială. Fără radiale, antena funcționează cu pierderi mari.

În practică, mulți radioamatori care nu au spațiul necesar pentru un dipol de 20m ridicat la 10-20m, aleg un dipol în V inversat (care necesită un singur stâlp central și are o amprentă orizontală mai mică) sau o verticală (pentru DX), dar acceptă compromisuri în ceea ce privește numărul de radiale.