Co je anténa / anténa s poloviční vlnou?

Nejčastěji používanou verzí populární dipólové antény je dipólová anténa s poloviční vlnovou délkou, poloviční vlnová dipólová anténa.

Půlvlny dipól je nejoblíbenější verzí dipólové antény nebo antény.

Jak název napovídá, půlvlnný dipól je dlouhý vlnovou délku. Toto je nejkratší rezonanční délka, kterou lze použít pro rezonanční dipól. Má také velmi vhodný radiační vzor.

Základy dipólů s půlvlnou
Půlpólový dipól je vytvořen z vodivého prvku, kterým je drát nebo kovová trubice, která je dlouhá elektrická poloviční vlnová délka. Polopólový dipól je normálně napájen ve středu, kde impedance klesá na nejnižší hodnotu. Tímto způsobem je anténa tvořena napáječem připojeným ke dvěma čtvrtinovým vlnovým délkám ve vzájemné linii.

Je třeba si uvědomit, že délka dipólů s půlvlnou je elektrická poloviční vlnová délka pro vlnu putující v anténních vodičích. To je o něco kratší než ekvivalentní délka vlny procházející ve volném prostoru, protože anténní vodiče ovlivňují vlnovou délku.

Základní půlvlnná dipólová anténa ukazující délku dipólu s ohledem na vlnovou délku.

Základní půlvlnná dipólová anténa

Úrovně napětí a proudu se mění po délce vyzařovací části antény. K tomu dochází, protože stojaté vlny jsou nastaveny podél délky vyzařovacího prvku.

Protože konce jsou otevřené, proud v těchto bodech je nulový, ale napětí je na svém maximu.

Když se bod, ve kterém jsou tyto veličiny měřeny, vzdálí od konců, je zjištěno, že se sinusoidálně mění: napětí klesá, ale proud stoupá. Proud potom dosáhne maxima a napětí minimum při délce rovné elektrické čtvrtinové vlnové délce od konců. Protože se jedná o půlvlnný dipól, tento bod se nachází ve středu.

Impedance poloviční vlny dipólu
Jedním z hlavních aspektů jakékoli antény je uspořádání napájení - jak přenášet energii z napájecího / přenosového vedení uvnitř samotné antény. Je třeba zvážit přizpůsobení impedancí, vyvážené nebo nevyvážené a mnoho dalších aspektů.

V mnoha aspektech je dipól s půlvlnou velmi snadno podáván. Podavač je normálně připojen ke středovému bodu, kde je proudové maximum a napětí minimum. Výsledkem je nízká impedance antény do napáječe. Toto je mnohem snazší napájet, protože vysoké vysokofrekvenční napětí spojené s uspořádáními s vysokým impedančním napájením může představovat mnoho problémů pro napáječe a odpovídající jednotky.

Proudové a napěťové průběhy na půlvlnném dipólu.

Proudové a napěťové průběhy na půlvlnném dipólu

U dipólové antény, která je elektrická poloviční vlnová délka, se indukční a kapacitní reaktance navzájem ruší na rezonanční frekvenci. S induktivními a kapacitními reaktivními úrovněmi, které se navzájem ruší, se zátěž stává čistě odporovou, a proto je napájení polopólové dipólové antény mnohem snadnější.

Dipól je vyvážená anténa, a proto je vyžadováno vyvážené uspořádání napájení. To by normálně vyžadovalo použití formy dvojitého nebo vyváženého krmítka. Je však možné použít koaxiální podavač, pokud je použit balun (vyvážený k nevyváženému transformátoru).

Koaxiální podavač představuje velmi atraktivní možnost, když je impedanční shoda dobrá a stojaté vlny nejsou přítomny, a je také mnohem snazší přizpůsobit se výstupu vysílače, který může chtít vidět pouze odporovou zátěž. Zatížení, která obsahují reaktance, vedou k vyššímu napětí na proudových úrovních, které nemusí být vysílač schopen tolerovat.

Impedance pro půlvlnnou dipólovou anténu ve volném prostoru je dipól 73 Ω, který představuje dobrou shodu s koaxiálním napáječem 70 Ω a to je jeden z důvodů, proč byl koaxiální kabel s touto impedancí zvolen pro mnoho aplikací.

Půlvlnný dipól je často napájen 50Ω napáječem. Anténa často představuje velmi dobrou shodu, protože blízkost dalších objektů, jako je Země, upevnění antény atd. Znamená, že impedance je snížena pod 73Ω, které představuje ve volném prostoru.

Délka dipólu s půl vlnou
Přestože název dipólu dává jeho přibližnou délku, při navrhování a vytváření skutečného dipólu je nutná přesnější délka.

Skutečná délka dipólu s půlvlnnou vlnou je ve volném prostoru mírně kratší než poloviční vlnová délka, a to z důvodu řady účinků spojených se skutečností, že vysokofrekvenční průběh je přenášen uvnitř drátu a nejpravděpodobněji ne ve vakuu.

Výpočty pro délku půlvlnné dipólové antény berou v úvahu prvky, jako je poměr tloušťky nebo průměru vodiče k délce, dielektrická konstanta média kolem vyzařujícího prvku atd.

V některých případech je nutné zkrátit délku půlvlnné dipólové antény. Toho lze dosáhnout přidáním zaváděcího induktoru. To je umístěno do vyzařovacího prvku. Funguje to proto, že dipólovou anténu lze považovat za rezonanční obvod sestávající z kondenzátoru a induktoru. Přidání další indukčnosti sníží rezonanční frekvenci, tj. Daná délka antény bude rezonovat při nižší frekvenci, než která by byla možná, kdyby nebyl přítomen žádný induktor. Tímto způsobem je možné zkrátit délku antény.

Tento princip lze použít pro jakoukoli formu antény a často se používá tam, kde je hlavním hlediskem prostor.

Poloviční vlnové dipólové záření a směrovost

Je možné vypočítat obrazec záření a tím určit směrovost.

Jak se dalo očekávat, maximální směrovost dvojpólového dipólu ukazuje maximální záření v pravém úhlu k hlavnímu radiátoru.

V jiných úhlech lze pro stanovení intenzity pole použít úhel XNUMX ve výše uvedeném vzorci s půlvlnným dipólem výše.

Polární diagram s půlvlnným dipólem a záření.

Půlvlnový dipólový polární diagram

Je také možné zobrazit obrazec vyzařování v rovině, která se dívá kolem dipólové antény, tj. V rovině řezající dipól v jeho poli maximálního vyzařování.

Dipólový polární diagram v pravoúhlých úhlech k ose antény.

Vzor záření s osou antény dovnitř / ven z obrazovky

Jak je vidět, s osou antény dovnitř / ven z obrazovky je úroveň záření stejná po celé anténě. To se dá očekávat, protože není nic, co by mohlo odlišit jeden směr od druhého nebo ovlivnit záření v různých směrech v této rovině.

Praktické rady
Při vývoji, navrhování a instalaci půlvlnné dipólové antény existuje řada obecných rad a tipů, které lze dodržovat, aby byl zajištěn optimální výkon. Jsou nad normálními, které se používají při instalaci antény, například zajišťují optimální výšku atd.

* Používejte vyvážený podavač nebo balun:   
Dipólová anténa je vyvážená anténa. Je proto nutné použít vyvážený podavač, nebo pokud je třeba použít koaxiální podavač, musí být použit balun - existuje několik typů, které lze snadno vyrobit.

* Poloviční vlnový dipól není poloviční vlnou: Poloviční vlnová dipólová anténa nemá stejnou délku jako poloviční vlnová délka ve volném prostoru. Konečné efekty znamenají, že skutečná požadovaná délka je o něco kratší.

* Aktuální maximální sekce:   

Lze ukázat, že oblasti antény, kde je proud maximální, nejvíce přispívají k radiaci / příjmu. Pro zajištění co nejúčinnějšího provozu by tyto oblasti měly být prosté překážek a měly by mít optimální polohu pro vyzařování. 

To je nejvhodnější pro antény používané pro nižší frekvence, kde jsou délky mnohem dlouhé. U antén VHF a UHF, kde jsou antény mnohem kratší, je pravděpodobné, že celá délka dipólu bude mít podobný „pohled“. U vysokofrekvenčních antén může být někdy střed antény udržován výše než konce, a proto mají větší šanci na lepší vyzařování signálu.

* Maximální napětí na koncích antény:   

Body maximálního napětí jsou na koncích antény. Pokud je použit pro přenos, ujistěte se, že se jich nedotkne náhodně, a také zajistěte, aby byly náležitě izolovány. To je důležité při použití drátových antén, kde jsou konce použity jako kotevní body. 

Ty by také měly být daleko od okolních objektů, které mohou působit tak, že pohlcují energii a odkládají anténu.

Půlvlnná dipólová anténa je pravděpodobně nejrozšířenější formou dipólu - dokonce nejrozšířenější formou antény. Je to jednoduché, efektivní a může být začleněno jako hnaný prvek do mnoha dalších forem antény od Yagiho antény k parabolickým reflektorům a mnoha dalším.

Zanechat vzkaz 

Seznam zpráv