Dipólová anténa

V této části je uvažována dipólová anténa s velmi malým poloměrem. Dipólová anténaje podobná krátkému dipóluaž na to, že se nevyžaduje, aby byl malý ve srovnání s vlnovou délkou (při frekvenci, na které anténa pracuje).

Pro dipólovou anténu délky L orientovanou podél osy z a se středem v bodě z=0 protéká proud ve směru zs amplitudou, která přesně kopíruje následující funkci:

Všimněte si, že tento proud také osciluje v čase sinusově při frekvenci f.Rozložení proudu pro dipólovou anténu o čtvrtvlnové délce (vlevo) a o plné vlnové délce (vpravo) je uvedeno na obrázku 1. Všimněte si, že vrcholové hodnoty proudu není podél dipólu dosaženo, pokud délka není větší než polovina vlnové délky.

Obrázek 1. Rozložení proudu na dipólových anténách konečné délky.

Před zkoumáním polí vyzařovaných dipólovou anténou uvažujme vstupní impedanci dipólu v závislosti na jeho délce, která je vynesena na následujícím obrázku č. 2. Všimněte si, že vstupní impedance je určena jako Z=R + jX, kde R je odpor a X je reaktance.

Obrázek 2. Vstupní impedance jako funkce délky (L) dipólové antény.

Všimněte si, že u velmi malých dipólových antén je vstupní impedance kapacitní, což znamená, že impedanci dominuje záporná hodnota reaktance (a relativně malá reálná impedance nebo odpor). Jak se dipól zvětšuje, vstupní odpor roste spolu s reaktancí. Při hodnotě o něco menší než 0,5 má anténa nulovou imaginární složku impedance (reaktance X=0) a říká se, že je rezonanční.

Pokud se délka dipólové antény přiblíží jedné vlnové délce, vstupní impedance se stane nekonečnou. Tuto divokou změnu vstupní impedance lze pochopit studiem teorie vysokofrekvenčních přenosových vedení. Jako jednodušší vysvětlení uvažujme dipól o jedné vlnové délce, který je znázorněn na obrázku 1. Přivedeme-li na svorky pravé antény na obrázku 1 napětí, bude rozložení proudu vypadat podle obrázku. Protože proud na svorkách je nulový, vstupní impedance (daná vztahem Z=V/I) bude nutně nekonečná. Z toho vyplývá, že nekonečná impedance nastane vždy, když je dipólová anténaceločíselným násobkem vlnové délky.

V další části se budeme zabývat vyzařovacím diagramem dipólových antén.

Vyzařovací diagramy dipólových antén

Vzdálená pole z dipólové antény délky L jsou dána:

Normalizované vyzařovací diagramy pro dipólové antény různých délek jsou znázorněny na obrázku 3.

Obrázek 3. Normalizované vyzařovací diagramy pro dipólové antény určité délky.

Dipólová anténa plné vlnové délky je směrovější než kratší dipólová anténa čtvrtvlnné délky. To je typický výsledek v teorii antén: ke zvýšení směrovosti je obecně zapotřebí větší antény. Výsledky však nejsou vždy zřejmé. Na obrázku 3 je vynesen také diagram dipólu o délce 1,5 vlny. Všimněte si, že tento obrazec má maximum přibližně v úhlech +45 a -45 stupňů.

Dipólová anténa je symetrická při pohledu azimutálně (kolem dlouhé osy dipólu); v důsledku toho není vyzařovací diagram funkcí azimutálního úhlu . Proto je dipólová anténa příkladem všesměrové antény. Dále má pole E pouze jednu vektorovou složku, a proto jsou pole lineárně polarizovaná. Při pohledu v rovině x-y (u dipólu orientovaného podél osy z) je pole E ve směru -y, a proto je dipólová anténa vertikálně polarizovaná.

Trojrozměrný obrazec pro dipólovou anténu o délce 1 vlny je znázorněn na obrázku 4. Na obrázku 4 je znázorněn 3D obrazec pro dipólovou anténu o délce 1 vlny. Tento obrazec je podobný obrazci pro čtvrtvlnnou a půlvlnnou dipólovou anténu.

Obrázek 4. Normalizovaný 3d vyzařovací diagram pro 1vlnnou dipólovou anténu.

Trojrozměrný vyzařovací diagram pro 1,5vlnnou dipólovou anténu je výrazně odlišný a je znázorněn na obrázku 5.

Obr. 5. Vyzařovací diagram pro 1,5vlnnou dipólovou anténu. Normalizovaný 3d vyzařovací diagram pro dipólovou anténu o 1,5 vlnové délce.

(Špičková) směrovost dipólové antény se liší, jak je znázorněno na obr. 6.

Obrázek 6. Směrovost dipólové antény v závislosti na délce dipólu.

Z obrázku 6 vyplývá, že přibližně do L=1,25 se směrovost s délkou zvyšuje. Pro větší délky má však směrovost vzestupnou tendenci, ale není již monotónní.

V další části se budeme zabývat nejběžnější dipólovou anténou, půlvlnnou dipólovou anténou.

Další: Půlvlnné dipólové antény

Nahoru: Dipólové antény

Seznam antén

Teorie antén .com

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.