Mi a félhullámú antenna / antenna?

A fél hullámhosszú dipólantenna, a félhullámú antenna a népszerű dipólantenna legszélesebb körben alkalmazott változata.

A fél hullámú dipól a dipólantenna vagy antenna legnépszerűbb változata.

Ahogy a neve is sugallja, a félhullámú dipólus fél hullámhosszú. Ez a legrövidebb rezonanciahossz, amelyet egy rezonáns dipólushoz lehet használni. Nagyon kényelmes sugárzási mintázattal rendelkezik.

Félhullámú dipól alapjai
A félhullámú dipolt egy vezető elemből képezik, amely huzalból vagy fémcsőből áll, amelynek elektromos félhullámhosszú. A félhullámú dipolt általában a közepén táplálják, ahol az impedancia a legalacsonyabbra esik. Ilyen módon az antenna az adagolóból áll, amely két egymást követő negyed hullámhosszú elemhez van csatlakoztatva.

Emlékeztetni kell arra, hogy a félhullámú dipólus hossza az antennavezetőkben haladó hullám elektromos félhullámhossza. Ez kissé rövidebb, mint a szabad térben haladó hullám ekvivalens hossza, mivel az antennavezetők befolyásolják a hullámhosszt.

Alapvető félhullámú dipólantenna, amely megmutatja a dipólus hosszát a hullámhosszhoz viszonyítva.

Alapvető félhullámú dipólantenna

A feszültség és az áram szintje az antenna sugárzó szakaszának hossza mentén változhat. Ennek oka az, hogy az álló hullámok a sugárzó elem hosszában vannak beállítva.

Mivel a végek nyitott áramkörrel vannak ellátva ezeken a pontokon nulla, de a feszültség a maximális.

Ahogy ezeknek a mennyiségeknek a mérési pontja elmozdul a végektől, kiderül, hogy szinuszos módon változnak: a feszültség csökken, de az áram növekszik. Az áram ezután eléri a maximumot és a feszültséget legalább olyan hosszúságban, amely megegyezik egy elektromos negyedhullámhosszúsággal a végektől. Mivel ez egy félhullámú dipól, ez a pont a központban fordul elő.

Félhullámú dipól előtolás impedanciája
Az antennák egyik fő szempontja az adagolás elrendezése - hogyan továbbíthatja az energiát az adagolóból / átviteli vonaltól az antenna alatt. Az impedancia illesztése, kiegyensúlyozott vagy kiegyensúlyozatlan és sok más szempontot is figyelembe kell venni.

Sok szempontból a félhullámú dipolt nagyon könnyű táplálni. Az adagolót általában a középponthoz kell csatlakoztatni, ahol az áram maximuma és a feszültség minimuma van. Ennek eredményeként az antenna alacsony impedanciát mutat az adagolóhoz. Ez sokkal könnyebben táplálható, mert a nagy impedanciájú előtét-elrendezésekhez kapcsolódó magas RF feszültség sok problémát jelenthet az adagolók és az illesztő egységek számára.

Az áram- és feszültség hullámformái egy félhullámú dipóluson.

Az áram- és feszültség hullámformái egy félhullámú dipóluson

Egy olyan dipóliantennánál, amely elektromos félhullámhosszú, az induktív és a kapacitív reaktanciák egymást rezonancia frekvencián szüntetik meg. Az induktív és kapacitív reaktanciaszintek kiküszöbölésével a terhelés tisztán ellenállássá válik, és ez sokkal könnyebbé teszi a félhullámú dipólantenna táplálását.

A dipól kiegyensúlyozott antenna, ezért kiegyensúlyozott előtolási elrendezésre van szükség. Ehhez általában kettős vagy kiegyensúlyozott adagoló szükséges. Koaxiális adagoló is használható, ha balun (kiegyensúlyozatlan vagy kiegyensúlyozatlan transzformátor) van használatban.

A koaxiális adagoló nagyon vonzó opciót jelent, ha az impedancia egyezés jó, és nem állnak fenn álló hullámok, és sokkal könnyebb hozzárendelni egy adó kimenetéhez, amely csak ellenállásos terhelést szeretne látni. A terhelések, amelyek reaktanciákat tartalmaznak, olyan áramszintek nagyobb feszültségéhez vezetnek, amelyet az adó nem képes elviselni.

A félhullámú antenna impedanciája a szabad térben 73 dip dipól, ami jó illeszkedést jelent a 70Ω koaxiális adagolóhoz, és ez az egyik oka annak, hogy sokféle alkalmazásban ezt a impedanciát alkalmazták.

A félhullámú dipólt gyakran 50Ω adagolóval táplálják. Az antenna gyakran nagyon jó illeszkedést mutat, mivel más tárgyak - például a Föld, az antenna rögzítése stb. - közelsége azt jelenti, hogy az impedancia a szabad térben bemutatott 73Ω alá csökken.

Félhullámú dipólhossz
Noha a dipólus neve elmondja hozzávetőleges hosszát, valódi dipólus tervezésekor és építésénél pontosabb hosszúságot kell megadni.

A félhullámú dipól tényleges hossza valamivel rövidebb, mint egy félhullámhossz a szabad térben, számos olyan hatás miatt, amely azzal jár, hogy az RF hullámforma vezetéken keresztül vezet, és valószínűleg nem is vákuumban.

A félhullámú antenna hosszának kiszámításakor figyelembe veszik az elemeket, például a vezető vastagságának vagy átmérőjének a hosszához viszonyított arányát, a közeg dielektromos állandóját a sugárzó elem körül és így tovább.

Egyes esetekben le kell rövidíteni a félhullámú dipólantenna hosszát. Ezt úgy lehet elérni, hogy egy terhelési induktor fel van szerelve. Ezt a sugárzó elembe helyezik. Ez azért működik, mert a dipólantenna kondenzátorból és induktorból álló rezonáns áramkörnek tekinthető. További induktivitás hozzáadása csökkenti a rezonancia frekvenciát, azaz az antenna adott hossza alacsonyabb frekvencián fog rezonálni, mint ami lehetséges lenne, ha nincs induktor. Ilyen módon lerövidíthető az antenna hossza.

Ez az elv bármilyen típusú antenna számára alkalmazható, és gyakran alkalmazzák, ahol a tér a legfontosabb szempont.

Félhullámú dipólus sugárzási minta és irányíthatóság

Lehetséges kiszámítani a sugárzási mintázatot, és így meghatározni a irányt.

Amint az várható volt, a maximális félhullámú dipól irányultság a fő sugárzóval derékszögben a maximális sugárzást mutatja.

Más szögek esetén a fenti félhullám-dipólus formula θ szöge felhasználható a térerő meghatározására.

Félhullámú dipóloszlopdiagram és sugárzási minta.

Fél hullámú dipóloszlopdiagram

A sugárzási mintázatot a dipólantenna körül körüli síkban is megnézhetjük, azaz a dipólt a maximális sugárzás mezőjében vágó síkban.

Dipoloszlopdiagram az antenna tengelyéhez viszonyított derékszögben.

A sugárzás mintája az antenna tengelyével a képernyőn / kívül

Mint látható, ha az antenna tengelye a képernyőn kívül / belül van, a sugárzás szintje az antenna körül azonos. Ez várható, mivel semmi sem különbözteti meg az egyik irányt a másiktól, vagy nem befolyásolja a sugárzást ezen a síkon különböző irányokban.

Gyakorlati tanácsok
A félhullámú antenna kifejlesztése, tervezése és telepítése során számos általános tipp és javaslat található, amelyek követhetők az optimális teljesítmény biztosítása érdekében. Ezek meghaladják az antenna felszereléséhez használt normál értékeket, például biztosítva az optimális magasságot stb.

* Használjon kiegyensúlyozott adagolót vagy balunot:   
A dipólantenna kiegyensúlyozott antenna. Ezért kiegyensúlyozott adagolót kell használni, vagy ha koaxiális adagolót kell használni, akkor balunot kell használni - több típus is könnyen felépíthető.

* A félhullámú dipólus nem félhullám: A félhullámú dipólantenna nem azonos hosszúságú, mint egy fél hullámhossz a szabad térben. A véghatások azt jelentik, hogy a tényleges szükséges hossz valamivel rövidebb.

* Jelenlegi maximális szakaszok:   

Megmutatható, hogy az antenna azon területei, ahol az áram maximális, a legjobban járulnak hozzá a sugárzáshoz / vételhez. A leghatékonyabb működés biztosítása érdekében ezeknek a területeknek mentesnek kell lenniük az akadályoktól, és a sugárzásnak optimális helyzetben kell lenniük. 

Ez a leginkább vonatkozik az alacsonyabb frekvenciájú antennákra, ahol a hosszúság nagyon hosszú. A VHF és az UHF antennák esetében, ahol az antennák sokkal rövidebbek, a dipólus teljes hossza valószínűleg hasonló „nézettel” rendelkezik. Nagyfrekvenciás antennák esetén az antenna középpontját néha magasabban lehet tartani, mint a végeinél, ezért nagyobb esélyük van arra, hogy a jelet jobban sugározzák.

* Maximális feszültség az antenna végén:   

A maximális feszültség pontjai az antenna végén vannak. Ha továbbításra használják, ügyeljen arra, hogy ezeket ne érintse meg véletlenül, és ügyeljen arra is, hogy megfelelően szigetelve legyen. Ez akkor fontos, ha vezetékes antennákat használ, ahol a végeket rögzítési pontokként használják. 

Ezeknek távol kell lenniük a közeli tárgyaktól, amelyek képesek elnyelni az energiát és tompítani az antennát.

A fél hullámú dipólantenna valószínűleg a dipol legelterjedtebb formája - még az antenna legszélesebb körben alkalmazott formája is. Ez egyszerű, hatékony és beépíthető hajtóelemként az antenna sokféle formájában, a Yagi antennáktól a parabolikus reflektorokig és még sok másig.

Hagyjon üzenetet 

Üzenetlista