A dipólusantenna

Ez a szakasz a nagyon vékony sugarú dipólusantennát vizsgálja. A dipólusantenna hasonló a rövid dipólushoz, kivéve, hogy nem szükséges, hogy a hullámhosszhoz képest kicsi legyen (azon a frekvencián, amelyen az antenna működik).

Egy L hosszúságú, a z tengely mentén tájolt és z=0 középpontú dipólantenna esetében az áram a z irányban folyik olyan amplitúdóval, amely szorosan követi a következő függvényt:

Megjegyezzük, hogy ez az áram időben is szinuszosan oszcillál az f frekvencián.Az 1. ábrán a negyed hullámhosszú (balra) és a teljes hullámhosszú (jobbra) dipólantennák árameloszlása látható. Vegyük észre, hogy az áram csúcsértékét csak akkor érjük el a dipólus mentén, ha a hossza nagyobb, mint fél hullámhossz.

1. ábra. Árameloszlások véges hosszúságú dipólusantennákon.

A dipólusantenna által kisugárzott mezők vizsgálata előtt tekintsük a dipólus bemeneti impedanciáját a hossza függvényében, amelyet az alábbi 2. ábra ábrázol. Megjegyezzük, hogy a bemeneti impedancia a Z=R + jX, ahol R az ellenállás és X a reaktancia.

2. ábra. Bemeneti impedancia a dipólantenna hosszának (L) függvényében.

Megjegyezzük, hogy nagyon kis dipólantennák esetében a bemeneti impedancia kapacitív, ami azt jelenti, hogy az impedanciát egy negatív reaktanciaérték (és egy viszonylag kis valós impedancia vagy ellenállás) uralja. Ahogy a dipólus nagyobb lesz, a bemeneti ellenállás nő, a reaktanciával együtt. Valamivel 0,5 alatti értéknél az antenna impedanciájának képzetes komponense nulla (reaktancia X=0), és az antennát rezonánsnak mondjuk.

Ha a dipólusantenna hossza megközelíti az egy hullámhosszt, a bemeneti impedancia végtelenné válik. A bemeneti impedancia e vad változását a nagyfrekvenciás távvezeték-elmélet tanulmányozásával lehet megérteni. Egyszerűbb magyarázatként tekintsük az 1. ábrán látható egy hullámhosszú dipólust. Ha az 1. ábrán a jobb oldali antennán lévő csatlakozókra feszültséget kapcsolunk, az árameloszlás az ábrán látható módon alakul. Mivel a csatlakozókon az áram nulla, a bemeneti impedancia (Z=V/I által megadott) szükségszerűen végtelen lesz. Következésképpen a végtelen impedancia mindig akkor fordul elő, amikor a dipólusantenna egy hullámhossz egész számú többszöröse.

A következő szakaszban a dipólusantennák sugárzási mintázatát fogjuk megvizsgálni.

Dipolantennák sugárzási mintázata

Az L hosszúságú dipólantenna távoli mezői a következők szerint adódnak:

A 3. ábrán különböző hosszúságú dipólantennák normalizált sugárzási mintázata látható.

3. ábra. Meghatározott hosszúságú dipólantennák normalizált sugárzási mintázatai.

A teljes hullámhosszú dipólantenna jobban irányított, mint a rövidebb, negyed hullámhosszú dipólantenna. Ez tipikus eredmény az antennaelméletben: az irányíthatóság növeléséhez általában nagyobb antennára van szükség. Az eredmények azonban nem mindig nyilvánvalóak. A 3. ábrán a 1,5 hullámhosszú dipólus mintázata is fel van rajzolva. Megjegyezzük, hogy ez a mintázat körülbelül +45 és -45 foknál maximális.

A dipólusantenna azimutális (a dipólus hosszú tengelye körüli) nézetben szimmetrikus; ennek eredményeként a sugárzási mintázat nem az azimutális szög függvénye. Ennélfogva a dipólantenna egy példa a mindenirányú antennára. Továbbá az E-mezőnek csak egy vektorkomponense van, és következésképpen a mezők lineárisan polarizáltak. Az x-y síkban nézve (a z tengely mentén tájolt dipólus esetén) az E-tér -y irányú, és következésképpen a dipólusantenna függőlegesen polarizált.

A 4. ábrán az 1 hullámhosszú dipólusantenna 3D-s mintázata látható. Ez a mintázat hasonló a negyed- és félhullámú dipólusantenna mintázatához.

4. ábra. Az 1 hullámhosszú dipólantenna normalizált 3d-sugárzási mintázata.

A 1,5 hullámhosszú dipólantenna 3D-sugárzási mintázata jelentősen eltér, és az 5. ábrán látható.

5. ábra. Az 1,5 hullámhosszú dipólantenna normalizált 3d-sugárzási mintázata.

A dipólantenna (csúcs)irányíthatósága a 6. ábrán látható módon változik.

6. ábra. A dipólusantenna irányíthatósága a dipólus hosszának függvényében.

A 6. ábra azt mutatja, hogy körülbelül L=1,25 ig a irányíthatóság a hossz növekedésével nő. Nagyobb hosszúság esetén azonban az irányíthatóság emelkedő tendenciát mutat, de már nem monoton.

A következő részben a legelterjedtebb dipólusantennát, a félhullámú dipólusantennát fogjuk megvizsgálni.

Következő: Félhullámú dipólus antennák

Fel: Antennák listája

Antennák elmélete.com

Antennaelmélet

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.