"Planos de tierra con 4 radiales para monopolos de VHF/UHF" by Ismael Pellejero Ibáñez is licensed under a Creative Commons Reconocimiento-No comercial-Sin obras derivadas 3.0 España License.

Planos de tierra con 4 radiales para monopolos de VHF/UHF

VHF/UHF monopole ground planes with 4 radials

Las antenas tipo monopolo requieren un plano de tierra de conductividad elevada para que su imagen virtual se construya correctamente, de forma que la circulación de corrientes sea eficiente a efectos de radiación. Al elevar un monopolo sobre el suelo, lo más habitual es emplear un plano de tierra artificial construido con radiales. En este análisis, realizado con el software 4NEC2, se considera un monopolo de 1/4 de longitud de onda para la banda de 2 metros y los efectos de usar 4 radiales a 90 grados y a 45 grados.

Monopole antennas require a ground plane of good electric conductivity in order for its virtual image to be built correctly, enabling a convenient current circulation for efficient radiation purposes. When the monopole is risen over ground, it is a common practice to use an artificial ground plane made of several radials. In this 4NEC2 analysis we consider a quarter-wavelength monopole designed for the 2 meters band, and the effects of using 4 radials at 90 degrees or bent at 45 degrees.

Monopolo con 4 radiales a 90 grados
Monopole with 4 radials at 90 degrees

Fichero 4NEC2 / 4NEC2 file:
Monopolo_L4_VHF_tierra_real_Hvar_RH.nec

La antena esta formada por un monopolo de 1/4 de longitud de onda y 4 radiales de la misma longitud. Los radiales son paralelos al plano horizontal (90 grados respecto al monopolo) y a su vez están separados 90 grados entre sí. En la simulación se considera una antena sintonizada a una frecuencia central de 146 MHz, elevada a una altura h = 6 metros (3 veces la longitud de onda), sobre tierra real de tipo medio.

The antenna consists on a quarter-wavelength monopole and 4 radials of the same length. The radials layout is parallel to the horizontal plane (90 degrees from the monopole) and there are 90 degrees of separation between each pair of radials. In the simulation, we consider an antenna designed for a central frequency of 146 MHz, elevated h = 6 meters (3 times the wavelength) over a real ground of average type.

Monopolo con 4 radiales a 45 grados
Monopole with 4 radials at 90 degrees

Fichero 4NEC2 / 4NEC2 file:
Monopolo_L4_VHF_tierra_real_Hvar_R45.nec

La antena esta formada por un monopolo de 1/4 de longitud de onda y 4 radiales de la misma longitud. Los radiales están inclinados 45 grados respecto al plano horizontal y a su vez están separados 90 grados entre sí. En la simulación se considera una antena sintonizada a una frecuencia central de 146 MHz, elevada a una altura h = 6 metros (3 veces la longitud de onda), sobre tierra real de tipo medio.

The antenna consists on a quarter-wavelength monopole and 4 radials of the same length. The radials are bent 45 degrees from the horizontal plane and there are 90 degrees of separation between each pair of radials. In the simulation, we consider an antenna designed for a central frequency of 146 MHz, elevated h = 6 meters (3 times the wavelength) over a real ground of average type.

Resultados de las simulaciones
Simulation results

Monopolo con 4 radiales a 90 grados / Monopole with 4 radials at 90 degrees
Impedancia (ohmios) Impedance (ohms)	ROE(50) SWR(50)	Eficiencia de radiación (%) Radiation efficiency (%)	Ganancia (dBi) Gain (dBi)
24,7 + j8,33	2,10	53,15	5,05

Monopolo con 4 radiales a 45 grados / Monopole with 4 radials at 45 degrees
Impedancia (ohmios) Impedance (ohms)	ROE(50) SWR(50)	Eficiencia de radiación (%) Radiation efficiency (%)	Ganancia (dBi) Gain (dBi)
60,2 + j41,8	2,15	61,3	6,61

Al doblar los radiales 45º hacia abajo, la impedancia de la antena sube y la ROE empeora ligeramente.
No obstante, la eficiencia pasa del 53,15 % al 61,3 % con una mejora de ganancia de 1,5 dB. La distribución de radiales a 45 grados cuenta con la ventaja adicional de ocupar menos espacio en la instalación de la antena.

When the radials are bent 45 degrees, the antenna input impedance rises and the SWR is slightly worse. However, the radiation efficiency changes from 53,15 % to 61,3 %, with a gain improved in 1,5 dB. The 45-degrees layout has the additional advantage of consuming less space when installing the antenna.