HF-taajuusalueen antennitekniikka

Abstract

Merivoimissa on osana HF-tietoliikenteen kehittämistä tarkasteltu radiojärjestelmien lisäksi myös vaihtoehtoja erilaisten antenniratkaisujen toteuttamiseksi. Antennien ominaisuuksia ja käytettävyyttä tutkimalla pyritään parantamaan HF-tietoliikennejärjestelmien suorituskykyä, jossa antennilla on ratkaiseva merkitys.

Opinnäytetyön tavoitteena oli saavuttaa lisää perusteita HF-taajuusalueen antennien käyttöön ja valintaan sekä toteuttaa työn toimeksiantajan edellyttämä suorituskykytesti kahden antennin osalta. Lähdeaineistona työssä on käytetty julkista materiaalia.

Opinnäytetyössä tutkittiin kolmen eri antennin teoreettista suorituskykyä ja ominaisuuksia. Työssä käsiteltiin myös radio- ja antennitekniikan perusteita, HF-taajuusaluetta sekä NVIS-liikennöintitapaa. Teoreettisen vertailun kohteena antennityypeistä olivat dipoli-, monopoli- ja magneettinen kehäantenni. Vertailu suoritettiin huomioiden toimintaympäristö Suomessa ja pohjoisella Itämerellä.

Uutena tietona työ tuotti dokumentoidut mittaustulokset piiska-antennin (monopoliantenni) ja NVIS-antennin (magneettinen kehäantenni) suorituskyvystä usealla eri yhteysetäisyydellä sekä perusteita HF-taajuusalueen tehokkaalle ja tarkoituksenmukaiselle käytölle antennien tarjoamia mahdollisuuksia hyödyntäen. Tulosten perusteella on mahdollista ryhtyä toimenpiteisiin HF-tietoliikenteen kokonaisuuden parantamiseksi antennitekniikan osalta.

The Finnish Navy has evaluated the implementation of various antennas as a part of the development of HF communication systems. The goal is to improve the performance of the systems by studying the characteristics and usability of the antennas. In this context, the antenna has a decisive role.

The purpose of this thesis was to discover more fundaments to use HF band antennas and implementations. As well, the goal was to carry out a mandatory performance test for two different types of antennas. The study is based on public sources.

In this thesis, the theoretical performance and properties of the three different HF antennas were studied. In addition, the basics of radio and antenna techniques, HF band characteristics as well as NVIS communication were discussed. A theoretical comparison between dipole, monopole and magnetic loop antenna was made. In the comparison, the operating environment in Finland and the Northern Baltic Sea was taken into consideration.

New information and documented measurement results of vertical and NVIS antenna performance at multiple connection distances were obtained. In addition, more fundaments for efficient and appropriate use of HF band by utilizing the potential of the antennas were found. Based on the results, it is possible to initiate measures for the improvement of the HF communication systems in the field of antenna technology.