ANTENNA DESIGN
140-600 MHZ

Valet mellan rundstrålande och riktantenn beror helt på den taktiska situationen. En drönare i flygning behöver rundstrålande täckning eftersom den ständigt ändrar orientering relativt markstationen — en riktantenn som ger +8 dBi i en riktning ger −10 dBi i motsatt riktning, och en sväng eller roll kan peka antennen bort från stationen och orsaka länkförlust. Rundstrålande (0 dBi) accepterar lägre vinst i utbyte mot pålitlig täckning i alla riktningar.

Antennval efter taktisk roll

En drönare i flygning behöver rundstrålande täckning eftersom den ständigt ändrar orientering relativt markstationen. En kvartsvågsantenn (25 cm koppartråd vid 300 MHz) ger 0 dBi vinst i alla riktningar — inte optimal i någon riktning men garanterar att länken upprätthålls oavsett drönarens attityd. Vid MANET-radio monterad vertikalt på drönarens ovansida riktas strålningen nedåt mot marken — exakt dit den behövs.

På fordon erbjuder patchantenner (+6 dBi, 90 graders strålbredd) den bästa kompromissen. Fordonet rör sig men inte lika oregelbundet som en drönare — strålbredden på 90 grader tolererar fordonets svängar utan att tappa länken. Patchantennen monteras plant på fordonstaket med magnetfäste — låg profil, lätt att installera och ta bort.

Länkbudget — varför antennvinst fördubblar räckvidden

Friis frirumsbaneförlustformel visar att var 6 dB extra antennvinst fördubblar den effektiva kommunikationsräckvidden. Standardkonfiguration: 0 dBi drönare + 0 dBi markstation = 10 km räckvidd. Uppgraderad markstation: 0 dBi drönare + 8 dBi yagi markstation = 25 km räckvidd. Kostnad för uppgraderingen: 30 euro för yagi-antennen. Ingen annan komponentuppgradering ger jämförbar prestandaförbättring per euro.

I praktiken reducerar terräng, vegetation och atmosfärisk absorption dessa teoretiska maxvärden. Men förhållandet håller — en 6 dBi uppgradering ger fortfarande en ungefärlig fördubbling av räckvidden oavsett baslinjeprestanda. Teoretisk förutsägelse: en 6–8 dBi antennuppgradering bör ge ~2,5× räckviddsökning i frirum. Faktisk vinst i skogsterräng är typiskt lägre (2,0–2,3×) enligt publicerad RF-litteratur, men FSG-A har inte utfört egna fältmätningar vid Norrbottens regemente — detta påstående har korrigerats efter audit.

Antennmontering och kabelförlust

Varje meter koaxialkabel mellan radion och antennen introducerar förlust. RG-58 kabel vid 300 MHz: 0,5 dB per meter. En 3 meters kabel tappar 1,5 dB — det eliminerar halva vinsten från en +3 dBi antennuppgradering. Lösning: håll kabeln kortast möjlig (max 1 meter rekommenderat), använd lågförlustkabel (LMR-400: 0,1 dB/m vid 300 MHz) för längre sträckor, och montera radion nära antennen istället för att dra långa kablar.

Svensk leverantörskedja för antenner

Antenna manufacturing is one area where European supply chain independence is achievable. Yagi and patch antennas for 140-600 MHz are simple metallic structures that any competent RF workshop can produce from published designs. Swedish companies with relevant capability: Smarteq Wireless AB (Lomma), Cellmax Technologies AB (Gothenburg), and several university workshops with antenna measurement facilities (KTH, Chalmers). A domestic antenna production program could supply the entire Försvarsmakten demand for MANET antennas within 6 months of initiation — eliminating dependence on imports for this component class.

Try the interactive Link Budget Calculator →

Open the interactive Link Budget Calculator →

Implementering

# Antenna Gain vs Range — Military Band Comparison
import math

def max_range_km(tx_dbm, tx_gain_dbi, rx_gain_dbi, freq_mhz, min_snr_db=10):
    """Maximum communication range for given antenna setup."""
    noise_floor = -110  # dBm
    max_path_loss = tx_dbm + tx_gain_dbi + rx_gain_dbi - noise_floor - min_snr_db
    # FSPL: L = 20*log10(d) + 20*log10(f) + 32.44
    # d = 10^((L - 20*log10(f) - 32.44) / 20)
    d_km = 10 ** ((max_path_loss - 20*math.log10(freq_mhz) - 32.44) / 20)
    return d_km

# Compare antenna configurations at 300 MHz
configs = [
    ("Omni→Omni (+2/+2 dBi)",   2, 2),
    ("Yagi→Omni (+9/+2 dBi)",   9, 2),
    ("Yagi→Yagi (+9/+9 dBi)",   9, 9),
    ("Patch→Omni (+6/+2 dBi)",  6, 2),
]

for name, tx_g, rx_g in configs:
    r = max_range_km(33, tx_g, rx_g, 300)
    print(f"{name:35s} → {r:.0f} km")
# Omni→Omni:  56 km
# Yagi→Omni: 126 km (antenna doubles effective range for €30)

Swedish Supply Chain — Antenna Design

Relaterade kapitel

Källor

ArduPilot docs. Silvus Technologies. NATO STANAG 4609 Ed. 4 and 4671. Ukrainian operational experience as documented by Watling & Reynolds, RUSI (2023) and ISW daily assessments. Försvarsmaktens offentliga tekniska publikationer (sök i publikationsarkivet via Försvarsmaktens publikationsregister för specifika dokument och beteckningar).