In den Tagen vor dem digitalen Fernsehen wurden lokale Kanäle von zwei bis 13 in VHF (für "Very High Frequency") und Kanäle von 14 bis 83 in UHF (für "Ultra High Frequency") ausgestrahlt. Heute wird digitales Fernsehen im UHF-Band ausgestrahlt, aber VHF wird immer noch für FM-Radio und Marineband-Radio verwendet, und Amateurfunkenthusiasten senden immer noch auf beiden Bändern. Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften der beiden Frequenzbänder unterscheiden sich die optimalen Designs für UHF- und VHF-Antennen erheblich.
Frequenzeigenschaften
Das VHF-Frequenzband reicht von 50 MHz bis 225 MHz, das UHF-Band reicht von 420 MHz bis 1,3 GHz. Die Wellenlängen dieser Bänder variieren dramatisch; ein 54-MHz-VHF-Signal hat beispielsweise eine Wellenlänge von 6 Metern, während ein 450-MHz-UHF-Signal eine Wellenlänge von nur 70 Zentimetern hat. Die kurzen Wellenlängen von UHF-Signalen ermöglichen es ihnen, Hindernisse leichter zu passieren und von der Ionosphäre abzuprallen, sodass sie weit über den Horizont des Sendeturms hinaus gelangen können.
Designprinzipien der Antenne
Der Zweck einer Antenne besteht darin, die elektromagnetische Energie der Funkwellen einzufangen und einen Signalstrom in die Antenne zu induzieren, der zu den Anschlussdrähten geleitet wird. Die meisten Antennen sind so konzipiert, dass sie dasselbe Signal an mehreren Punkten, sogenannten "Elementen", erfassen, die Signalströme kombinieren und so die Stärke des Signals verstärken. Die Anzahl und Länge der Elemente, der Abstand der Elemente und die Dicke der Elemente sind alle Funktionen der Wellenlänge der Frequenz, die die Antenne erfassen soll.
UKW-Antennen
Da VHF-Wellenlängen relativ lang sind, benötigen VHF-Antennen längere Elemente. Die größere Effizienz der VHF-Frequenzen bei der Strominduktion bedeutet jedoch, dass weniger Elemente benötigt werden und der Stab (oder "Ausleger"), an dem sie befestigt sind, kürzer sein kann, was bei einer UHF-Antenne der Fall ist. Zum Beispiel würde eine optimale Antenne für 144 MHz 12 Elemente mit einer Länge von 41 1/8 bis 34 3/4 Zoll erfordern, die auf einem 17-Fuß-Ausleger angeordnet sind.
UHF-Antennen
UHF-Wellenlängen sind viel kürzer als VHF, daher sind ihre Elemente entsprechend kürzer. Darüber hinaus benötigen UHF-Antennen auch viel mehr Elemente, um eine ausreichende Signalverstärkung bereitzustellen. Eine für 432 MHz optimierte Antenne würde 33 Elemente auf einem 24 1/2-Fuß-Ausleger benötigen. Diese Elemente würden jedoch nur 13 11/16 bis 10 11/16 Zoll lang sein.
