Kaj je polvalna dipolna antena / antena?

Dipolska antena s polovično valovno dolžino, polvalna dipolna antena je najbolj razširjena različica priljubljene dipolne antene.

Polpovalni dipol je najbolj priljubljena različica dipolne antene ali antene.

Kot pove že ime, je polpolovni dipol dolg pol valovne dolžine. To je najkrajša resonančna dolžina, ki jo lahko uporabimo za resonančni dipol. Ima tudi zelo priročen vzorec sevanja.

Polovični valovi dipola
Polpolovni dipol je tvorjen iz prevodnega elementa, ki je žica ali kovinska cev, ki je dolga električna pol valovna dolžina. Polpolovni dipol se običajno napaja v sredini, kjer impedanca pade na najnižjo vrednost. Na ta način je antena sestavljena iz podajalnika, povezanega z dvema četrtletnima elementoma valovne dolžine, ki sta medsebojno usklajena.

Upoštevati je treba, da je dolžina polvalnega dipola električna polovična valovna dolžina vala, ki potuje v antenskih vodnikih. To je nekoliko krajše od ekvivalentne dolžine vala, ki potuje v prostem prostoru, saj antenski vodniki vplivajo na valovno dolžino.

Osnovna polvalna dipolna antena, ki prikazuje dolžino dipola glede na valovno dolžino.

Osnovna polvalna dipolna antena

Ravni napetosti in toka se razlikujeta glede na dolžino sevalnega dela antene. Do tega pride, ker so stoječi valovi postavljeni vzdolž dolžine sevalnega elementa.

Ker so konci tok odprtega tokokroga na teh točkah enak nič, napetost pa je največja.

Ko se točka, na kateri se merijo te količine, odmika od koncev, je ugotovljeno, da se spreminjajo sinusno: napetost pada, vendar tok narašča. Tok nato doseže največ, napetost pa minimalno pri dolžini, ki je enaka električni četrtinski valovni dolžini od koncev. Ker gre za pol valovni dipol, se ta točka pojavi v središču.

Polovično valovna impedanca dipola
Eden glavnih vidikov katere koli antene je ureditev napajanja - kako prenesti napajanje iz podajalnika / daljnovoda v svojo anteno. Upoštevati je treba uravnavanje impedance, uravnoteženo ali neuravnoteženo in številne druge vidike.

V mnogih pogledih je polvalni dipol zelo enostavno napajati. Podajalnik je običajno povezan s srednjo točko, kjer sta trenutni maksimum in napetost najmanj. Posledica tega je, da antena na podajalniku predstavlja nizko impedanco. To je veliko lažje dovajati, ker lahko visoke RF napetosti, povezane z dovajanjem z visoko impedanco, predstavljajo veliko težav za podajalnike in enote za ujemanje.

Tokovne in napetostne valovne oblike na polvalnem dipolu.

Tokovne in napetostne valovne oblike na polvalnem dipolu

Za dipolno anteno, ki je električna dolžina pol valovne dolžine, se induktivne in kapacitivne reakcije medsebojno odpovejo z resonančno frekvenco. Ko se induktivna in kapacitivna nivoja reaktivnosti medsebojno odpovedujeta, obremenitev postane čisto uporovna in to olajša napajanje polvalne dipolne antene.

Dipol je uravnotežena antena, zato je potrebna uravnotežena razporeditev napajanja. Običajno potrebujete obliko dvojnega ali uravnoteženega podajalnika. Vendar pa je mogoče uporabiti koaksialni dovajalnik, če se uporablja balun (uravnotežen do neuravnotežen transformator).

Koaksialni dovajalnik predstavlja zelo privlačno možnost, če je ujemanje impedance dobro in če stoječi valovi niso prisotni, poleg tega pa se je veliko lažje ujemati tudi z izhodnim oddajnikom, ki morda želi videti samo uporovno obremenitev. Obremenitve, ki vključujejo reaktante, vodijo do višjih napetosti trenutnih ravni, ki jih oddajnik morda ne bo mogel prenašati.

Impedanca za polvalno dipolno anteno v prostem prostoru je dipol 73 Ω, ki se dobro ujema s koaksialnim dovajalnikom 70Ω in to je eden od razlogov, da je bil koaks s to impedanco izbran za številne aplikacije.

Polpovalni dipol se pogosto napaja s dovajalnikom 50Ω. Antena pogosto predstavlja zelo dobro ujemanje, saj bližina drugih predmetov, kot je Zemlja, namestitev antene itd., Pomeni, da se impedanca spusti pod 73Ω, ki ga predstavlja v prostem prostoru.

Dolžina polovice vala
Čeprav ime dipola daje njegovo približno dolžino, je pri načrtovanju in izdelavi pravega dipola potrebna natančnejša dolžina.

Dejanska dolžina polpolovnega dipola je nekoliko krajša od polovične valovne dolžine v prostem prostoru zaradi številnih učinkov, povezanih z dejstvom, da se RF valovanje izvaja znotraj žice in tudi najverjetneje ne v vakuumu.

Izračuni za dolžino polopolske dipolne antene upoštevajo elemente, kot so razmerje med debelino ali premerom prevodnika in dolžino, dielektrično konstanto medija okoli sevalnega elementa in tako naprej.

V nekaterih primerih je potrebno skrajšati dolžino polvalne dipolne antene. To lahko dosežemo z dodajanjem nakladalnega induktorja. Ta je postavljena v sevalni element. Deluje, ker lahko dipolsko anteno štejemo za resonančno vezje, sestavljeno iz kondenzatorja in induktorja. Če dodate dodatno induktivnost, boste znižali resonančno frekvenco, tj. Določena dolžina antene bo resonirala na nižji frekvenci od tiste, ki bi bila možna, če induktorja ne bi bilo. Na ta način je mogoče skrajšati dolžino antene.

To načelo se lahko uporablja za katero koli obliko antene in se pogosto uporablja tam, kjer je glavni prostor pomemben prostor.

Vzorec polmernega dipolnega sevanja in usmerjenost

Možno je izračunati vzorec sevanja in s tem določiti smer.

Kot je mogoče pričakovati, največja pol-valovna dipolna smer kaže največje sevanje pod pravim kotom na glavni radiator.

Pri drugih kotih lahko za določitev jakosti polja uporabimo kot θ v formuli polvalnega dipola zgoraj.

Polovični dipolni polarni diagram in vzorec sevanja.

Polovični dipolni polarni diagram

Mogoče je videti tudi vzorec sevanja glede na ravnino, ki gleda okoli dipolne antene, torej v ravnini, ki dipola reže v polju največjega sevanja.

Dipolni polarni diagram pod pravimi koti glede na os antene.

Vzorec sevanja z osjo antene v / iz zaslona

Kot je razvidno, je z osjo antene zunaj zaslona raven sevanja enaka okoli antene. To je pričakovati, saj ni nič, kar bi ločilo eno smer od druge ali vplivalo na sevanje v različnih smereh na tej ravnini.

Praktični nasveti
Pri razvoju, oblikovanju in nameščanju polvalne dipolne antene obstajajo številni splošni namigi in nasveti, ki jih lahko upoštevate za zagotovitev optimalne učinkovitosti. Ti so nad običajnimi, ki se uporabljajo za namestitev antene, na primer zagotavljanje optimalne višine itd.

* Uporabite uravnotežen podajalnik ali balun:   
Dipolna antena je uravnotežena. Zato je treba uporabiti uravnotežen dovod ali če je treba uporabiti koaksialni dovajalnik, je treba uporabiti balun - obstaja več vrst, ki jih je enostavno sestaviti.

* Polvalovni dipol ni polvalov: Polvalovna dipolna antena ni enake dolžine kot polvalovna dolžina v prostem prostoru. Končni učinki pomenijo, da je dejansko potrebna dolžina nekoliko krajša.

* Trenutno največje odseke:   

Lahko se pokaže, da območja antene, kjer je tok največ, največ prispevajo k sevanju / sprejemu. Za zagotovitev najučinkovitejšega delovanja morajo biti na teh območjih brez ovir in imeti optimalen položaj za sevanje. 

To najbolj velja za antene, ki se uporabljajo za nižje frekvence, kjer so dolge veliko. Pri VHF in UHF antenah, kjer so antene zelo krajše, bo verjetno celotna dolžina dipola imela podoben "pogled". Pri HF antenah se lahko včasih središče antene zadrži višje od koncev in ima zato boljše možnosti, da se signal bolje zrači.

* Napetostni maksimumi na koncu antene:   

Točke največje napetosti so na koncih antene. Če jih uporabljate za oddajanje, se prepričajte, da se jih ni mogoče dotakniti, in zagotoviti, da so ustrezno izolirane. To je pomembno pri uporabi žičnih anten, kjer se konci uporabljajo kot sidrne točke. 

Te morajo biti tudi oddaljene od bližnjih predmetov, ki lahko absorbirajo energijo in odvržejo anteno.

Polovično dipolska antena je verjetno najbolj razširjena oblika dipola - tudi najpogosteje uporabljena oblika antene. Je enostavna, učinkovita in jo je mogoče uporabiti kot pogonski element v mnogih drugih oblikah antene, od Yagi antene do paraboličnih reflektorjev in mnogih drugih.

Pustite sporočilo 

Seznam sporočilo