Jämförelse mellan horisontell loop och vertikal dipol

Bosse, SM5CJW berättade under senaste HAM-lunchen om de erfarenheter som han gjort vid praktisk jämförelse av antennerna hemma i trädgården. Bosse var lite konfunderad över resultaten så jag har jämfört antennerna i datorn. Förhoppningen var att simuleringen av antennerna skulle förklara Bosses observationer.  Förhoppningarna infriades med råge.

Antennerna som Bosse har hemma är just nu en horisontell (stor) loop och en vertikal dipol. Antennerna matas via var sin stege och S-match till radion. När Bosse provade antennerna märkte han att den vertikala dipolen fungerade bättre för DX än loopen. Signalerna från DX-et var starkare samtidigt som störnivån var lägre.

Den horisontella loopen är 15×20 m på 10 m höjd. Loopen matas med stege i ena hörnet. Bilden ovan som visar loopen i 3D kommer från simuleringsprogramet 4NEC2.

Den vertikala dipolen har storleken 2×5 meter och mittpunkten sitter 6 m över marken. Matningen sker i mittpunkten via en stege.

Den vertikala dipolen är på 80 m mycket kort, totala längden är bara 1/8 våglängd jämfört med en ”normal” dipol som är 1/2 våglängd totalt. Jämför det med loopen som är 70 m runt om, dvs nästan en hel våglängd. Ändå är signalstyrkanfrån DX-stationer högre från den vertikala dipolen än från loopen. När det sedan gäller störnivån så har den vertikala dipolen öppna ändar med hög impedans jämfört med loopens slutna struktur. Normalt brukar man säga att en antenn utan öppna ändar fångar upp midre brus men det tycks inte gälla här.

I simuleringen har jag jämfört antennerna vid 3,55 MHz. Jag har antagit att markförhållandena är normala (”average ground”). Eftersom loopen inte är symmetrisk och dessutom matas i ena hörnet blir loopens strålningsdiagram lite osymmetriskt. Den vertikala dipolen får givetvis ett rundstrålande strålningsdiagram. I de två strålningsdiagrammen nedan jämförs den vertikala dpolen med loopen i loopens bästa och sämsta riktningar.

Loopens strålningsdiagram visas i rött och den  vertikala dipolen visas i blått. Diagrammen förklarar Bosses observationer. Den vertikala dipolen har faktiskt högre förstärkning vid låga strålningsvinklar. Vid en strålningsvinkel av 10 grader är skillnaden 5 till 10 dB i den vertikala dipolens favör. Det är därför klart att DX-stationer kommer in med högre signalstyrka på den vertikala dipolen än på loopen. Vid högre strålningsvinklar är däremot loopens förstärkning betydligt högre än den vertikala dipolens förstärkning. Till exempel vid 45 grader skiljer det ca 5 dB och vid 75 grader nästan 20 dB. Det betyder att lokala stationer och störningar kommer in betydligt starkare på loopen. Tillsammans gör det att signal till störavståndet kan bli upp till 30 dB bättre för den vertikala dipolen jämfört med loopen.

Notera att det är för kontakter till DX-stationer som den vertikala dipolen har en fördel. För lokala kontakter, till exempel söndagsringen eller månadstest på 80 m är loopen helt överlägsen.