Sebbene gli effetti del suolo siano problemi comuni in quasi tutte le antenne e i sistemi radio, sono particolarmente importanti nel caso di un'antenna unipolare. Le antenne monopolari, comprese le verticali a quarto d'onda insieme a molte altre verticali elettricamente corte, sono diverse dai dipoli perché le correnti che entrano negli elementi non si bilanciano. Mentre un dipolo ha sempre correnti uguali ma opposte, un monopolo non può. Una metà del segnale entra nell'antenna e l'altra metà deve tornare attraverso lo schermo del cavo coassiale, che è collegato a terra.

Quando parliamo di modellazione dell'antenna, descriviamo il piano di massa come un piano dell'immagine: tutto ciò che è sopra è specchiato sotto di esso. Quindi, in teoria, il monopolo dovrebbe agire come se ci fosse un altro monopolo direttamente sotto di esso, essendo alimentato a 180 gradi fuori fase. Vediamo la corretta quantità di corrente che ritorna attraverso il percorso di terra affinché questo modello funzioni - abbiamo correnti uguali ma opposte - ma mentre l'antenna è un cavo a bassa resistenza e la maggior parte di quella corrente viene irradiata, la terra in genere ha un po ' maggiore resistenza. È impossibile impostare un valore qui, perché dipende dal tipo di suolo, dalle condizioni meteorologiche, dalla profondità della falda acquifera e da altri fattori, ma è maggiore di quello dell'antenna.

A causa di questa resistenza nel terreno, parte della potenza proveniente dalla radio andrà persa a causa del normale riscaldamento resistivo. Poiché, a una potenza costante e dato $ P = VI = I ^ 2R $, l'aumento della resistenza nel terreno si traduce in una diminuzione della corrente nel terreno (a potenza costante). Poiché le correnti dell'antenna e di terra devono essere uguali ma opposte, diminuisce anche la corrente che fluisce nell'antenna e quindi la potenza effettiva irradiata.

Inoltre, non puoi semplicemente infilare un multimetro nel terreno per trovare questa resistenza: è la resistenza dal punto di alimentazione dell'antenna al punto in cui è collegato a massa lo schermo coassiale, ma dipende dalla frequenza perché c'è un componente capacitivo come bene. Un analizzatore di antenna può essere utilizzato per rilevare la resistenza totale (inclusa la resistenza alle radiazioni dell'antenna) e questo può essere paragonato a un modello con un terreno ideale (forse ottenuto da EZNEC o un altro programma di modellazione) per ottenere il mondo reale "extra" perdite, inclusa la perdita di terreno. Questo spiega anche perché i fattori di altezza in: Il tuo sistema di antenna è effettivamente una resistenza in serie (dalla perdita di massa e altri fattori), capacità (tra antenna e terra e altri effetti) e induttanza (da bobine di carico e altri effetti). Se l'antenna è montata più lontano da terra, la capacità diminuisce, e quindi la perdita di massa diventa una parte maggiore di questa reattanza totale, motivo per cui è meglio avere l'antenna vicino a una terra e avere una terra così bassa resistenza possibile. Un altro modo per aiutare questo è installare radiali - fili sottoterra a circa un quarto di lunghezza d'onda che fungerebbe da percorso a bassa resistenza per la corrente di ritorno da prendere.

Per aggiungere a ciò che dice Dan, per le antenne dipolo (orizzontali), l'altezza del suolo è importante perché sebbene un dipolo non richieda il suolo per funzionare, il suolo è comunque un piano conduttivo (con perdita) e ottieni ancora un ' immagine. Cioè, sembra che ci sia un altro dipolo, alimentato in anti-fase, sottoterra. Anche se niente nel trasmettitore o nell'antenna è collegato a terra, l'antenna sarà accoppiata capacitivamente a terra. Non c'è modo di evitarlo.

Se il dipolo è vicino al suolo, le correnti nel terreno possono essere piuttosto forti, incorrendo in perdite resistive significative lungo il percorso. Potresti mettere radiali (o qualsiasi maglia conduttiva, davvero) nel terreno per mitigare questo problema.

Ma anche: questa immagine rende il tuo dipolo una sorta di phased array. A seconda della spaziatura dell'antenna e della sua immagine, questo potrebbe creare un phased array che dirige utilmente la maggior parte dell'energia RF all'orizzonte (angolo di decollo basso, desiderabile per HF DX che sfrutta la propagazione skywave), o inutilmente diretto (inutile, a meno che tu non stia cercando di sfruttare la propagazione di NVIS per comunicare con qualcosa nello spazio).

Radio Antenna Engineering ha una spiegazione più dettagliata, e questa:

Una cosa interessante da notare su questa immagine: non puoi ottenere il massimo guadagno in nessuna fino a quando il dipolo è $ 0,25 \ lambda $ alto. Ricorda, l'immagine è il doppio di questa distanza e antifase. Al di sotto di questa altezza, in qualsiasi direzione si otterrà almeno una cancellazione di fase parziale. A $ h = 0.25 \ lambda $, hai due antenne, in anti-fase, separate da $ 0,5 \ lambda $, il che rende aggiungi invece di annulla , ma solo se sei direttamente sopra l'antenna, il che non è utile per la propagazione delle onde del cielo. Pertanto, la raccomandazione generale di ottenere un dipolo qualcosa come $ 0,5 \ lambda $ alto, che invia la maggior parte dell'energia con un angolo di decollo ragionevolmente basso, sfruttando al meglio la potenza di trasmissione disponibile.