Hva er Half Wave Dipole Antenna / Aerial?

Halv bølgelengde dipolantenne, halvbølges dipolantenne er den mest brukte versjonen av den populære dipolantennen.

Halvbølgedipolen er den mest populære versjonen av dipolantennen eller antennen.

Som navnet tilsier er halvbølgedipolen en halv bølgelengde lang. Dette er den korteste resonanslengden som kan brukes til en resonant dipol. Den har også et veldig praktisk strålingsmønster.

Grunnlag om halvbølgen dipol
Halvbølgedipolen er dannet av et ledende element som er en ledning eller metallrør som er en elektrisk halv bølgelengde lang. Halvbølgedipolen mates normalt i midten der impedansen faller til sin laveste. På denne måten består antennen av materen som er koblet til to kvart bølgelengdeelementer på linje med hverandre.

Det må huskes at lengden på halvbølgedipolen er en elektrisk halvbølgelengde for bølgen som beveger seg i antenneledere. Dette er litt kortere enn den ekvivalente lengden på en bølge som beveger seg i fritt rom, da antenneledere påvirker bølgelengden.

Grunnleggende halvbølget dipolantenne som viser lengden på dipolen i forhold til en bølgelengde.

Grunnleggende halvbølget dipolantenne

Spennings- og strømnivået varierer langs lengden på antennens utstrålende seksjon. Dette skjer fordi stående bølger er satt opp langs lengden på det utstrålende elementet.

Siden endene er åpen kretsstrøm på disse punktene er null, men spenningen er på det maksimale.

Når det punktet hvor disse mengdene måles beveger seg bort fra endene, blir det funnet at de varierer sinusformet: spenningen faller, men strømmen stiger. Strømmen når da et maksimum, og spenningen er minimum i en lengde lik en elektrisk kvart bølgelengde fra endene. Siden det er en halvbølget dipol, oppstår dette punktet i sentrum.

Halvbølget dipolmatningsimpedans
Et av hovedhensynene med enhver antenne er matearrangementene - hvordan overføre strømmen fra selve materen / transmisjonslinjen til antennen. Impedans matching, balansert eller ubalansert og mange andre aspekter må vurderes.

I mange aspekter er halvbølgedipolen veldig enkel å mate. Materen er normalt koblet til midtpunktet, der det er et strømmaksimum og et spenningsminimum. Dette resulterer i at antennen gir lav impedans for materen. Dette er mye enklere å mate fordi høye RF-spenninger assosiert med matingsanordninger med høy impedans kan by på mange problemer for matere og matchende enheter.

Strøm- og spenningsbølgeformer på en halvbølget dipol.

Strøm- og spenningsbølgeformer på en halvbølget dipol

For en dipolantenn som er en elektrisk halv bølgelengde, avbryter de induktive og kapasitive reaktansene hverandre ved resonansfrekvensen. Når de induktive og kapasitive reaktansnivåene avbryter hverandre, blir belastningen rent motstandsdyktig, og dette gjør mating av halvbølgedipolantennen langt enklere.

Dipolen er en balansert antenne og det kreves derfor et balansert matearrangement. Dette vil normalt trenge en form for tvilling eller balansert mater for å bli brukt. Det er imidlertid mulig å bruke koaksial arkmater hvis en balun (balansert til ubalansert transformator) brukes.

Koaksial arkmater er et veldig attraktivt alternativ når impedansmatch er god og stående bølger ikke er til stede, og det er også mye enklere å matche til en senderutgang som bare vil se en motstandsbelastning. Belastninger som inkluderer reaktanser fører til høyere spenning i strømnivåer som senderen kanskje ikke tåler.

Impedansen for en halvbølget dipolantenne i fritt rom er dipol 73 Ω som gir en god match til 70Ω koaksialmater, og dette er en av grunnene til at koaks med denne impedansen ble valgt for mange bruksområder.

En halvbølget dipol mates ofte med en 50Ω-mater. Antennen gir ofte en veldig god match, fordi nærheten til andre gjenstander, som jorden, antennemontering, etc. betyr at impedansen senkes under 73Ω den gir i fritt rom.

Halvbølge dipol lengde
Selv om navnet på dipolen gir bort sin omtrentlige lengde, er det behov for en mer nøyaktig lengde når du designer og bygger en ekte dipol.

Den faktiske lengden på halvbølgedipolen er litt kortere enn en halv bølgelengde i fritt rom på grunn av en rekke effekter forbundet med det faktum at RF-bølgeformen blir ført i en ledning og heller ikke sannsynligvis i vakuum.

Beregninger for lengden av halvbølgedipolantennen tar hensyn til elementer som forholdet mellom tykkelsen eller diameteren på lederen og lengden, dielektrisk konstant for mediet rundt utstrålingselementet og så videre.

I noen tilfeller er det nødvendig å forkorte lengden på en halvbølget dipolantenne. Dette kan oppnås ved å legge til en belastningsinduktor. Dette plasseres i utstrålende element. Det fungerer fordi dipolantennen kan betraktes som en resonanskrets som består av en kondensator og induktor. Å tilføre ytterligere induktans vil senke resonansfrekvensen, dvs. en gitt antennelengde vil resonere med en lavere frekvens enn det som ville være mulig hvis ingen induktor hadde vært til stede. På denne måten er det mulig å forkorte lengden på antennen.

Dette prinsippet kan brukes til enhver form for antenne, og brukes ofte der plass er en viktig faktor.

Halvbølge dipolstrålingsmønster og -retning

Det er mulig å beregne strålingsmønsteret og dermed bestemme direktiviteten.

Som det kan forventes, viser den maksimale halvbølgedipoldirektiviteten den maksimale strålingen i rett vinkel mot hovedradiatoren.

I andre vinkler kan vinkelen θ i halvbølgedipolformelen ovenfor brukes til å bestemme feltstyrken.

Halvbølges dipol polarskjema og strålingsmønster.

Halvbølget dipol polarskjema

Det er også mulig å se på strålingsmønsteret når det gjelder flyet som ser rundt dipolantennen, dvs. i planet som skjærer dipolen i sitt felt med maksimal stråling.

Dipol polært diagram i rett vinkler til antennens akse.

Strålingsmønster med antenneakse inn / ut av skjermen

Som det fremgår, med antennens akse inn / ut av skjermen, er strålingsnivået det samme rundt antennen. Dette kan forventes, da det ikke er noe som skiller en retning fra en annen eller å påvirke strålingen i forskjellige retninger i dette planet.

Praktiske tips
Når du utvikler, designer og installerer en halvbølget dipolantenne, er det en rekke generelle hint og tips som kan følges for å sikre optimal ytelse. Disse er over de normale som brukes for antenneinstallasjon, for eksempel å sikre at høyden er optimal osv.

* Bruk balansert mater eller balun:   
Dipolantennen er en balansert antenne. Det er derfor nødvendig å bruke en balansert mater, eller hvis koaksial mater må brukes, så må en balun brukes - det er flere typer som enkelt kan konstrueres.

* Halvbølgedipol er ikke en halvbølge: En halvbølgedipolantenne har ikke samme lengde som en halv bølgelengde i fritt rom. Slutteffekter betyr at den faktiske lengden som kreves er litt kortere.

* Gjeldende maksimale seksjoner:   

Det kan vises at områdene på antennen der strømmen er maksimalt, bidrar mest til strålingen / mottaket. For å sikre den mest effektive driften, bør disse områdene være fri for hindringer og ha en optimal posisjon for stråling. 

Dette er mest aktuelt for antenner som brukes til lavere frekvenser der lengdene er mye lange. For VHF- og UHF-antenner, der antenner er veldig mye kortere, vil sannsynligvis hele lengden på dipolen ha en lignende 'visning'. For HF-antenner kan noen ganger midten av antennen holdes høyere enn endene og har derfor en bedre sjanse for å utstråle et signal bedre.

* Spenningsmaksima ved antennen slutter:   

Punktene med maksimal spenning er i endene av antennen. Hvis du bruker den til overføring, må du forsikre deg om at disse ikke kan berøres ved et uhell, og at de også er isolert tilstrekkelig. Dette er viktig når du bruker trådantenner hvor endene brukes som ankerpunkter. 

Disse skal også være borte fra nærliggende gjenstander som kan fungere for å absorbere kraft og avkoble antennen.

Halvbølges dipolantenne er muligens den mest brukte formen av dipolen - selv den mest brukte formen av antenne. Den er enkel, effektiv og kan innarbeides som det drevne elementet i mange andre former for antenner fra Yagi-antenner til parabolske reflekser og mange flere.

Legg igjen en beskjed 

Meldingsliste