În această secțiune, se ia în considerare antena dipol cu o rază foarte subțire. Antena dipolarăeste similară cu dipolul scurt, cu excepția faptului că nu este necesar să fie mică în comparație cu lungimea de undă (la frecvența la care funcționează antena).
Pentru o antenă dipol de lungime L orientată de-a lungul axei z și centrată la z=0, curentul circulă în direcția zcu o amplitudine care urmează îndeaproape următoarea funcție:
Rețineți că acest curent oscilează și el în timp sinusoidal la frecvența f.Distribuțiile de curent pentru antenele dipol de un sfert de lungime de undă (stânga) și de lungime de undă întreagă (dreapta) sunt prezentate în figura 1. Observați că valoarea de vârf a curentului nu este atinsă de-a lungul dipolului decât dacă lungimea este mai mare de o jumătate de lungime de undă.
Figura 1. Distribuțiile de curent pe antene dipol de lungime finită.
Înainte de a examina câmpurile radiate de o antenă dipol, luați în considerare impedanța de intrare a unui dipol în funcție de lungimea sa, reprezentată în figura 2 de mai jos. Rețineți că impedanța de intrare este specificată ca Z=R + jX, unde R este rezistența și X este reactanța.
Figura 2. Impedanța de intrare în funcție de lungimea (L) a unei antene dipol.
Rețineți că pentru antenele dipol foarte mici, impedanța de intrare este capacitivă, ceea ce înseamnă că impedanța este dominată de o valoare negativă a reactanței (și de o impedanță sau rezistență reală relativ mică). Pe măsură ce dipolul devine mai mare, rezistența de intrare crește, împreună cu reactanța. La o valoare ușor mai mică de 0,5 antena are o componentă imaginară zero a impedanței (reactanța X=0), iar antena se spune că este rezonantă.
Dacă lungimea antenei dipol devine apropiată de o lungime de undă, impedanța de intrare devine infinită. Această schimbare sălbatică a impedanței de intrare poate fi înțeleasă prin studierea teoriei liniilor de transmisie de înaltă frecvență. Ca o explicație mai simplă, luați în considerare dipolul de o lungime de undă prezentat în figura 1. Dacă se aplică o tensiune la bornele de pe antena din dreapta din figura 1, distribuția curentului va fi cea prezentată. Deoarece curentul la borne este zero, impedanța de intrare (dată de Z=V/I) va fi în mod necesar infinită. În consecință, impedanța infinită apare ori de câte ori antena dipol este un multiplu întreg al unei lungimi de undă.
În secțiunea următoare, vom analiza diagrama de radiație a antenelor dipol.
Profiluri de radiație pentru antene dipolare
Câmpurile îndepărtate ale unei antene dipolare de lungime L sunt date de:
Planurile de radiație normalizate pentru antene dipolare de diferite lungimi sunt prezentate în figura 3.
Figura 3. Diagramele de radiație normalizate pentru antene dipol de anumite lungimi.
Antena dipol de lungime întreagă este mai direcțională decât antena dipol mai scurtă de un sfert de lungime de undă. Acesta este un rezultat tipic în teoria antenelor: este nevoie de o antenă mai mare, în general, pentru a crește directivitatea. Cu toate acestea, rezultatele nu sunt întotdeauna evidente. Diagrama dipolului de 1,5 lungimi de undă este, de asemenea, reprezentată în figura 3. Observați că acest tipar este maxim la aproximativ +45 și -45 de grade.
Antena dipol este simetrică atunci când este privită azimutal (în jurul axei lungi a dipolului); ca urmare, tiparul de radiație nu este o funcție a unghiului azimutal . Prin urmare, antena dipol este un exemplu de antenă omnidirecțională. Mai mult, câmpul E are doar o singură componentă vectorială și, în consecință, câmpurile sunt polarizate liniar. Atunci când este privit în planul x-y (pentru un dipol orientat de-a lungul axei z), câmpul E este în direcția -y și, în consecință, antena dipol este polarizată vertical.
Planul 3D pentru antena dipol de 1 lungime de undă este prezentat în figura 4. Acest tipar este similar cu tiparul pentru antena dipol cu un sfert de undă și jumătate de undă.
Figura 4. Diagramă de radiație 3D normalizată pentru antena dipol de 1 lungime de undă.
Dispozitivul de radiație 3D pentru antena dipol de 1,5 lungimi de undă este semnificativ diferit și este prezentat în figura 5.
Figura 5. Diagramă de radiație 3D normalizată pentru antena dipol de 1,5 lungimi de undă.
Directivitatea (de vârf) a antenei dipol variază după cum se arată în figura 6.
Figura 6. Directivitatea antenei dipolare în funcție de lungimea dipolului.
Figura 6 indică faptul că până la aproximativ L=1,25 directivitatea crește cu lungimea. Cu toate acestea, pentru lungimi mai mari, directivitatea are o tendință ascendentă, dar nu mai este monotonă.
În secțiunea următoare, vom analiza cea mai comună antenă dipol, antena dipol de jumătate de undă.
Următorul: Antene dipol de jumătate de undă
Sus: Antene de dipol
Lista antenelor
Teoria antenelor .com