آنتن گراند پلین ربع‌موج (1/4 GP)

گراند پلین چیست؟

آنتن گراند پلین (Ground Plane یا GP) یک رادیاتور عمودی به طول یک‌چهارم موج است که در پایه‌اش چند سیم یا میله‌ی هم‌اندازه به نام «رادیال» قرار دارد. آنتن عمودی ربع‌موج برای کار کردن به یک «زمین» نیاز دارد؛ رادیال‌ها همین زمین را به‌صورت مصنوعی می‌سازند و آنتن را از زمین واقعی بی‌نیاز می‌کنند. به همین دلیل می‌شود آن را بالای دکل یا پشت‌بام نصب کرد.

گراند پلین ربع‌موج ساده‌ترین آنتن همه‌جهته برای باندهای VHF و UHF است و برای ارتباط با ریپیترها و بیسیم‌های دستی و خودرویی، که همه قطبش عمودی دارند، انتخاب بسیار خوبی است.

طرز کار

رادیاتور و رادیال‌ها با هم مثل یک دایپل عمل می‌کنند که نیمه‌ی پایینش پخش شده است. چون آنتن عمودی است، در صفحه‌ی افق به همه‌ی جهت‌ها به یک اندازه می‌تابد. جریان در پایه‌ی رادیاتور بیشترین است؛ پس امپدانس پایه پایین است و کابل کواکسیال مستقیم به آن وصل می‌شود: مغزی به رادیاتور و شیلد به رادیال‌ها.

زاویه‌ی رادیال‌ها امپدانس را تعیین می‌کند: رادیال افقی حدود ۳۶ اهم می‌دهد و هر چه رادیال‌ها رو به پایین‌تر خم شوند، امپدانس بالا می‌رود. در زاویه‌ی حدود ۴۵ درجه امپدانس به ۵۰ اهم می‌رسد که با کابل استاندارد کاملاً تطبیق دارد.

فرمول طول و اندازه‌ها

طول رادیاتور و رادیال‌ها به سانتی‌متر، برای فرکانس به مگاهرتز:

رادیاتور: L = 7130 / f
رادیال: L = 7500 / f

رادیاتور به خاطر اثر انتهایی حدود ۵ درصد کوتاه‌تر از ربع موج واقعی است؛ رادیال‌ها کمی بلندتر گرفته می‌شوند و طولشان حساسیت زیادی ندارد. چند نمونه:

• ۶ متر (۵۰٫۲ مگاهرتز): رادیاتور حدود ۱۴۲ سانتی‌متر، رادیال‌ها حدود ۱۴۹ سانتی‌متر
• ۲ متر (۱۴۵ مگاهرتز): رادیاتور حدود ۴۹٫۲ سانتی‌متر، رادیال‌ها حدود ۵۱٫۷ سانتی‌متر
• ۷۰ سانت (۴۳۵ مگاهرتز): رادیاتور حدود ۱۶٫۴ سانتی‌متر، رادیال‌ها حدود ۱۷٫۲ سانتی‌متر

طول رادیاتور از نوک تا نقطه‌ی اتصال به کانکتور اندازه گرفته می‌شود. میله‌ی کلفت‌تر کمی کوتاه‌تر تنظیم می‌شود؛ پس رادیاتور را کمی بلندتر ببرید و بعد کوتاه کنید.

مواد لازم و ساخت

• یک کانکتور SO-239 (یا N) پنلی با چهار سوراخ پیچ
• میله‌ی برنجی یا مسی ۲ تا ۳ میلی‌متری، یا سیم مسی مفتولی ۲٫۵ یا ۴ میلی‌متر مربع، برای رادیاتور
• چهار تکه سیم یا میله‌ی مشابه برای رادیال‌ها، با سرسیم حلقه‌ای
• چهار پیچ و مهره‌ی کوچک، هویه و قلع
• یک لوله‌ی پلاستیکی یا PVC برای نگه‌داشتن آنتن روی دکل

رادیاتور را در پین وسط کانکتور لحیم کنید. سر هر رادیال را حلقه کنید و با پیچ به یکی از چهار سوراخ کانکتور ببندید (رادیال‌ها از طریق بدنه‌ی کانکتور به شیلد کابل وصل می‌شوند). رادیال‌ها را با فاصله‌ی برابر دور کانکتور بچینید و حدود ۴۵ درجه رو به پایین خم کنید. محل لحیم و داخل کانکتور را با چسب یا رنگ آب‌بندی کنید تا رطوبت به کابل نرسد.

نصب

در VHF و UHF برد ارتباط تقریباً به «دید مستقیم» بستگی دارد؛ پس ارتفاع مهم‌ترین عامل است. آنتن را تا جای ممکن بالا و دور از اجسام فلزی و دیوارها نصب کنید. کابل را از وسط رادیال‌ها رو به پایین ببرید. برای مسیرهای طولانی کابل کم‌تلفات (مثل RG-213 یا LMR-400) استفاده کنید؛ در ۷۰ سانت تلفات کابل RG-58 در هر ۱۰ متر قابل توجه است.

تنظیم SWR

SWR را در وسط باند اندازه بگیرید. اگر کمترین SWR پایین‌تر از فرکانس مورد نظر است، رادیاتور بلند است و باید کوتاه شود؛ اگر بالاتر است، رادیاتور کوتاه است. در هر مرحله فقط چند میلی‌متر کوتاه کنید. اگر SWR در کل باند بالای ۱٫۵ ماند، زاویه‌ی رادیال‌ها را تغییر دهید: خم کردن بیشتر رو به پایین امپدانس را بالاتر می‌برد.

مزایا و معایب

• مزایا: ساخت بسیار ساده و ارزان، تطبیق مستقیم با کابل ۵۰ اهم، همه‌جهته، و بدون نیاز به زمین واقعی.
• معایب: گین کم (برای برد بیشتر کولینیر یا ۵/۸ موج بهتر است)، تک‌باند، و رادیال‌های بیرون‌زده که روی بالکن و پشت‌بام شلوغ جا می‌گیرند.

اشتباه‌های رایج

• اندازه‌گیری طول رادیاتور از لبه‌ی کانکتور به‌جای محل اتصال
• آب‌بندی نکردن کانکتور و خراب شدن کابل بعد از چند باران
• نصب آنتن پایین‌تر از سقف یا کنار دیوار بتنی
• استفاده از کابل طولانی و پرتلفات، به‌خصوص در ۷۰ سانت