Cirka halvvågsdipolantenn / antenn

 

Halvvågsdipolen är den mest populära versionen av dipolen antenn eller antenn.

Som namnet antyder är halvvågsdipolen en halv våglängd lång. Detta är den kortaste resonanslängden som kan användas för en resonans dipol. Det har också ett mycket bekvämt strålningsmönster.

Halvvågs dipolgrunder
Halvvågsdipolen är bildad av ett ledande element som är tråd eller metallrör som är en elektrisk halv våglängd lång. De halvvågsdipol matas normalt i mitten där impedansen faller till sitt lägsta. På detta sätt består antennen av mataren kopplade till två våglängdselement i linje med var och en andra.

Man bör komma ihåg att längden på halvvågsdipolen är en elektrisk halv våglängd för vågen som färdas i antennen ledare. Detta är något kortare än motsvarande längd våg som rör sig i fritt utrymme eftersom antennledarna påverkar våglängd.


Spännings- och strömnivåerna varierar längs antennens strålningsdel. Detta beror på att stående vågor är inställda längs strålningselementets längd.

Eftersom ändarna är öppna kretsström vid dessa punkter är noll, men spänningen är som högst.

När punkten där dessa mängder mäts rör sig bort från ändarna, visar sig att de varierar sinusformigt: spänningen faller, men strömmen stiger. Strömmen når då ett maximum och spänningen minst vid en längd som är lika med en elektrisk fjärdedel våglängd från ändarna. Eftersom det är en halvvågsdipol, denna punkt förekommer i mitten.

Halvvågs dipolmatningsimpedans

En av de viktigaste övervägandena med vilken antenn som helst är matningen arrangemang - hur man överför strömmen från mataren / överföringsledningen till själva antennen. Impedansmatchning, balanserad eller obalanserad och många andra aspekter måste övervägas.

I många aspekter är halvvågsdipolen mycket lätt att mata. De mataren är normalt ansluten till mittpunkten där det finns en strömmaximum och ett spänningsminimum. Detta resulterar i antennen presenterar en låg impedans för mataren. Detta är mycket lättare att matning eftersom de höga RF-spänningarna associerade med hög impedans matarrangemang kan ge många problem för matare och matchning enheter.

 
För en dipolantenn som är en halv halv våglängd är induktiva och kapacitiva reaktanser avbryter varandra vid Resonans frekvens. Med den induktiva och kapacitiva reaktansen nivåer som utesluter varandra blir belastningen rent motståndskraftig och detta underlättar matningen av halvvågsdipolantennen.

Dipolen är en balanserad antenn och därför en balanserad matning arrangemang krävs. Detta skulle normalt behöva en form av tvilling eller balanserad matare som ska användas. Det är dock möjligt att använda koaxial matare om en balun (balanserad till obalanserad transformator) används.Koaxialmatare är ett mycket attraktivt alternativ när impedansen är match är bra och stående vågor är inte närvarande, och det är också mycket lättare att matcha till en sändarutgång som kanske bara vill se en resistiv belastning. Belastningar som inkluderar reaktanser leder till högre strömnivåer som sändaren kanske inte kan tolerera.

Impedansen för en halvvågs dipolantenn i fritt utrymme är dipol 73 Ω vilket ger en bra matchning till 70Ω koaxialmatare och detta är en av anledningarna till att coax med denna impedans valdes för många tillämpningar.

En halvvågsdipol matas ofta med en 50Ω-matare. Antennen presenterar ofta en mycket bra matchning till hans eftersom närheten till andra föremål, som jorden, antennmontering, etc. betyder att impedansen sänks under de 73Ω som den ger i fritt utrymme.

Halvvågs dipol längd
Även om namnet på dipolen ger bort sin ungefärliga längd, när man designar och bygger en riktig dipol är en mer exakt längd behövs.

Den faktiska längden på halvvågsdipolen är något kortare än a halv våglängd i fritt utrymme på grund av ett antal effekter associerat med det faktum att RF-vågformen bärs inom en tråd och troligen inte i vakuum.

Beräkningar för längden på halvvågsdipolantennen ta hänsyn till element som tjockleksförhållandet eller ledarens diameter till längden, dielektrisk konstant för medium runt det utstrålande elementet och så vidare.

Läs mer om dipol längdberäkningar
I vissa fall är det nödvändigt att förkorta längden på en halv våg dipolantenn. Detta kan uppnås genom att lägga till en lastning induktor. Detta placeras i det strålande elementet. Det fungerar för dipolantennen kan betraktas som en resonanskrets består av en kondensator och induktor. Lägger till ytterligare induktans kommer att sänka resonansfrekvensen, dvs en given antennlängd kommer att minska resonans vid en lägre frekvens än vad som skulle vara möjligt ingen induktor är närvarande. På detta sätt är det möjligt att förkorta antennens längd.

Denna princip kan användas för alla former av antenner och är ofta används där utrymme är en viktig faktor.

Halvvågs dipolstrålningsmönster & direktivitet
Det är möjligt att beräkna strålningsmönstret och därmed bestämma direktivet.

Som kan förväntas visar den maximala halvvågsdipolriktningen maximal strålning i rät vinkel mot huvudkylaren.

Vid andra vinklar, vinkeln θ i halvvågsdipolformeln ovan kan användas för att bestämma fältstyrkan.

 

Det är också möjligt att se strålningsmönstret i termer av plan som tittar runt dipolantennen, dvs i planskärningen dipolen i sitt område med maximal strålning.

 
Som framgår, med antennens axel in / ut ur skärmen, strålningsnivån är densamma runt antennen. Detta är att förväntas eftersom det inte finns något att skilja en riktning från en annan eller för att påverka strålningen i olika riktningar i detta planet.

Praktiska tips
Vid utveckling, design och installation av en halvvågsdipol antenn finns det ett antal allmänna tips och tips som kan vara följt för att säkerställa optimal prestanda. Dessa är över normala som används för antenninstallation, till exempel för att säkerställa höjden är optimal, etc.

Använd balanserad matare eller balun:   Dipolantennen är en balanserad antenn. Det är därför nödvändigt att använda en balanserad matare, eller om koaxialmatare måste användas, då måste en balun användas - där är flera typer som lätt kan konstrueras.

Halvvågsdipol är inte en halvvåg:   En halvvågs dipolantenn är inte samma längd som en halv våglängd i fritt utrymme. Sluteffekter menar att den faktiska längden som krävs är något kortare.

Aktuella maximala avsnitt:   Det kan visas att områdena i antenn där strömmen är högst bidrar mest till 

strålning / mottagning. För att säkerställa den mest effektiva driften, dessa områden bör vara fria från hinder och ges det bästa position för strålning. Detta gäller mest för antenner som används för lägre frekvenser där längderna är mycket långa. För VHF och UHF antenner, där antenner är mycket kortare, hela längden på dipolen har sannolikt en liknande "syn". För HF-antenner, ibland kan antennens centrum hållas högre än ändarna och har därför större chans att utstråla en signal bättre.

Spänningsmaxima vid antennen slutar:   Punkterna för maximal spänning är i ändarna på antennen. Se till om den används för överföring dessa kan inte beröras av misstag, och se till att de gör det tillräckligt isolerat. Detta är viktigt när du använder trådantenner där ändarna används som förankringspunkter. Dessa borde också vara borta från föremål i närheten som kan verka för att absorbera kraft och avskräcka antenn.

Halvvågsdipolantennen är möjligen de mest använda formerna av dipolen - även den mest använda antennformen. Det är enkel, effektiv och kan införlivas som det drivna elementet i många andra former av antenner från Yagi-antenner till paraboliska reflektorer och många fler.

Lämna ett meddelande 

meddelande~~POS=TRUNC