Apa itu Antena / Udara Setengah Gelombang Dipol?

Antena dipol separuh gelombang, dari ayunan dipol separuh gelombang adalah versi antena dipol yang paling banyak digunakan.

Dipol gelombang separuh adalah versi antena atau udara dipol yang paling popular.

Seperti namanya, dipol gelombang separuh panjang setengah gelombang. Ini adalah panjang resonan terpendek yang boleh digunakan untuk dipol resonan. Ia juga mempunyai corak radiasi yang sangat sesuai.

Asas dipol gelombang separuh
Dipol gelombang separuh terbentuk dari unsur pengalir iaitu tiub dawai atau logam yang panjang gelombang elektriknya panjang. Dipol gelombang separuh biasanya diberi makan di tengah di mana impedans jatuh ke tahap terendah. Dengan cara ini, antena terdiri daripada pengumpan yang disambungkan ke elemen panjang gelombang dua suku selaras antara satu sama lain.

Perlu diingat bahawa panjang dipol gelombang separuh adalah panjang gelombang separuh elektrik untuk gelombang yang bergerak di konduktor antena. Ini sedikit lebih pendek daripada panjang gelombang yang setara yang bergerak di ruang bebas kerana konduktor antena mempengaruhi panjang gelombang.

Antena dipol gelombang separuh asas yang menunjukkan panjang dipol berkenaan dengan panjang gelombang.

Antena dipol separuh gelombang asas

Tahap voltan dan arus berbeza sepanjang panjang bahagian terpancar antena. Ini berlaku kerana gelombang berdiri diatur sepanjang elemen memancar.

Oleh kerana hujungnya arus litar terbuka pada titik-titik ini adalah sifar, tetapi voltan berada pada tahap maksimum.

Sebagai titik di mana kuantiti ini diukur bergerak jauh dari ujungnya, didapati bahawa jumlahnya berubah-ubah sinusoidal: voltan jatuh, tetapi arus meningkat. Arus kemudian mencapai maksimum dan voltan minimum pada panjang yang sama dengan panjang gelombang suku elektrik dari hujungnya. Oleh kerana ia adalah dipol setengah gelombang, titik ini berlaku di tengah.

Impedans umpan dipol gelombang separuh
Salah satu pertimbangan utama dengan mana-mana antena adalah pengaturan suapan - cara memindahkan kuasa dari saluran pengumpan / penghantaran ke antena itu sendiri. Pencocokan impedans, seimbang atau tidak seimbang dan banyak aspek lain perlu dipertimbangkan.

Dalam banyak aspek dipol gelombang separuh sangat senang diberi makan. Pengumpan biasanya disambungkan ke titik tengah di mana terdapat maksimum semasa dan minimum voltan. Ini mengakibatkan antena menunjukkan impedans rendah ke pengumpan. Ini lebih senang diberi makan kerana voltan RF yang tinggi yang berkaitan dengan pengaturan umpan impedans tinggi dapat menimbulkan banyak masalah bagi pengumpan dan unit yang sepadan.

Bentuk gelombang arus dan voltan pada dipol gelombang separuh.

Bentuk gelombang arus dan voltan pada dipol gelombang separuh

Untuk antena dipol yang panjangnya separuh gelombang elektrik, reaktansi induktif dan kapasitif saling membatalkan pada frekuensi resonan. Dengan tahap reaktansi induktif dan kapasitif saling membatalkan, beban menjadi murni tahan dan ini menjadikan pemberian antena dipol separuh gelombang jauh lebih mudah.

Dipol adalah antena yang seimbang dan oleh itu diperlukan penyusunan makanan yang seimbang. Ini biasanya memerlukan bentuk feeder berkembar atau seimbang untuk digunakan. Bagaimanapun, pengumpan sepaksi boleh digunakan sekiranya balun (pengubah seimbang ke tidak seimbang) digunakan.

Pengumpan sepaksi memberikan pilihan yang sangat menarik apabila padanan impedans baik dan gelombang berdiri tidak ada, dan juga lebih mudah dipadankan dengan output pemancar yang mungkin hanya ingin melihat beban resistif. Beban yang merangkumi reaktansi membawa kepada voltan tahap arus yang lebih tinggi yang mungkin tidak dapat ditoleransi oleh pemancar.

Impedansi untuk antena dipol setengah gelombang di ruang bebas adalah dipol 73 Ω yang memberikan padanan yang baik dengan pengumpan sepaksi 70Ω dan ini adalah salah satu sebab mengapa pujukan dengan impedans ini dipilih untuk banyak aplikasi.

Dipol separuh gelombang sering diberi makan dengan pengumpan 50Ω. Antena sering menunjukkan padanan yang sangat baik kerana jarak objek lain, seperti Bumi, pemasangan antena, dan lain-lain bermaksud bahawa impedans diturunkan di bawah 73Ω yang ditunjukkannya di ruang bebas.

Panjang dipol separuh gelombang
Walaupun nama dipol memberikan panjang kira-kira, ketika merancang dan membina dipol sebenar, panjang yang lebih tepat diperlukan.

Panjang sebenar gelombang separuh dipol sedikit lebih pendek daripada panjang gelombang setengah di ruang bebas kerana sebilangan kesan yang berkaitan dengan fakta bahawa bentuk gelombang RF dibawa dalam wayar dan kemungkinan besar juga tidak berada dalam keadaan hampa.

Pengiraan untuk panjang antena dipol gelombang separuh mengambil kira elemen seperti nisbah ketebalan atau diameter konduktor dengan panjang, pemalar dielektrik medium di sekitar elemen terpancar dan sebagainya.

Dalam beberapa keadaan, perlu memendekkan panjang antena dipol setengah gelombang. Ini dapat dicapai dengan menambahkan induktor pemuatan. Ini diletakkan di elemen memancar. Ia berfungsi kerana antena dipol dapat dianggap sebagai litar resonan yang terdiri daripada kapasitor dan induktor. Menambah induktansi tambahan akan menurunkan frekuensi resonan, iaitu panjang antena yang diberikan akan bergema pada frekuensi yang lebih rendah daripada yang mungkin sekiranya tidak ada induktor. Dengan cara ini adalah mungkin untuk memendekkan panjang antena.

Prinsip ini dapat digunakan untuk segala bentuk antena, dan sering digunakan di mana ruang menjadi pertimbangan utama.

Corak & arah sinaran dipol separuh gelombang

Adalah mungkin untuk mengira corak radiasi dan dengan itu menentukan arah.

Seperti yang dijangkakan, directivity dipol separuh gelombang maksimum menunjukkan sinaran maksimum pada sudut tepat ke radiator utama.

Pada sudut lain, sudut θ dalam formula dipol separuh gelombang di atas boleh digunakan untuk menentukan kekuatan medan.

Gambarajah polar separuh gelombang dan corak sinaran.

Gambarajah kutub dipol separuh gelombang

Anda juga dapat melihat corak radiasi dari segi satah yang melihat sekeliling antena dipol, iaitu pada satah yang memotong dipol dalam bidang radiasi maksimumnya.

Gambar rajah polar dipol pada sudut kanan ke paksi antena.

Pola sinaran dengan paksi antena masuk / keluar dari skrin

Seperti yang dapat dilihat, dengan sumbu antena masuk / keluar dari layar, tahap radiasi adalah sama di sekitar antena. Perkara ini diharapkan kerana tidak ada yang membezakan satu arah dari arah yang lain atau mempengaruhi radiasi dalam arah yang berbeza dalam satah ini.

Petua praktikal
Semasa mengembangkan, merancang dan memasang antena dipol setengah gelombang, terdapat sejumlah petunjuk dan petua umum yang dapat diikuti untuk memastikan prestasi optimum. Ini melebihi yang biasa digunakan untuk pemasangan antena, misalnya memastikan ketinggian optimum, dll.

* Gunakan feeder atau balun yang seimbang:   
Antena dipole adalah antena yang seimbang. Oleh itu, perlu menggunakan feeder yang seimbang, atau jika feeder koaksial perlu digunakan, maka balun mesti digunakan - terdapat beberapa jenis yang dapat dibina dengan mudah.

* Dipol gelombang separuh bukan gelombang separuh: Antena dipol separuh gelombang tidak sama panjangnya dengan panjang gelombang separuh di ruang bebas. Kesan akhir bermaksud panjang sebenar yang diperlukan sedikit lebih pendek.

* Bahagian maksimum semasa:   

Ini dapat ditunjukkan bahawa kawasan antena di mana arus adalah maksimum yang menyumbang kepada radiasi / penerimaan. Untuk memastikan operasi yang paling berkesan, kawasan-kawasan ini harus bebas dari rintangan dan diberi posisi optimum untuk radiasi. 

Ini paling sesuai untuk antena yang digunakan untuk frekuensi yang lebih rendah di mana panjangnya panjang. Untuk antena VHF dan UHF, di mana antena jauh lebih pendek, keseluruhan panjang dipol kemungkinan mempunyai 'pandangan' yang serupa. Untuk antena HF, kadang-kadang pusat antena dapat disimpan lebih tinggi dari hujungnya dan oleh itu mempunyai peluang yang lebih baik untuk memancarkan isyarat dengan lebih baik.

* Maksima voltan pada antena berakhir:   

Titik voltan maksimum berada di hujung antena. Jika digunakan untuk pengiriman pastikan ini tidak dapat disentuh secara tidak sengaja, dan juga pastikan mereka terlindung dengan cukup baik. Ini penting semasa menggunakan antena wayar di mana hujungnya digunakan sebagai titik sauh. 

Ini juga harus berada jauh dari objek berdekatan yang dapat bertindak untuk menyerap daya dan melepaskan antena.

Antena dipol separuh gelombang mungkin merupakan bentuk dipol yang paling banyak digunakan - malah bentuk antena yang paling banyak digunakan. Ia mudah, berkesan dan dapat digabungkan sebagai elemen pendorong dalam banyak bentuk antena lain dari antena Yagi hingga reflektor parabola dan banyak lagi.

Tinggalkan pesanan 

Senarai mesej