Wat is een halfgolf dipoolantenne / antenne?

De dipoolantenne met halve golflengte, of dipoolantenne met halve golf is de meest gebruikte versie van de populaire dipoolantenne.

De halfgolfdipool is de meest populaire versie van de dipoolantenne of antenne.

Zoals de naam al aangeeft, is de halve golf dipool een halve golflengte lang. Dit is de kortste resonantielengte die kan worden gebruikt voor een resonante dipool. Het heeft ook een zeer handig stralingspatroon.

Halve golf dipool basics
De halfgolfdipool is gevormd uit een geleidend element dat een draad of metalen buis is die een elektrische halve golflengte lang is. De halfgolfdipool wordt normaal gesproken in het midden gevoed, waar de impedantie tot het laagste daalt. Op deze manier bestaat de antenne uit de feeder die is verbonden met twee kwart golflengte-elementen in lijn met elkaar.

Er moet aan worden herinnerd dat de lengte van de halfgolfdipool een elektrische halve golflengte is voor de golf die door de antennegeleiders beweegt. Dit is iets korter dan de equivalente lengte van een golf die in de vrije ruimte reist, omdat de antennegeleiders de golflengte beïnvloeden.

Basis halfgolf dipoolantenne die de lengte van de dipool weergeeft ten opzichte van een golflengte.

Basis halfgolf dipoolantenne

De spannings- en stroomniveaus variëren over de lengte van het stralingsgedeelte van de antenne. Dit komt doordat staande golven worden opgesteld langs de lengte van het stralingselement.

Omdat de uiteinden open circuit zijn, is de stroom op deze punten nul, maar de spanning is maximaal.

Als het punt waarop deze grootheden worden gemeten van de uiteinden weg beweegt, blijkt dat ze sinusvormig variëren: de spanning daalt, maar de stroom stijgt. De stroom bereikt dan een maximum en de spanning een minimum bij een lengte gelijk aan een elektrische kwartgolflengte vanaf de uiteinden. Omdat het een halve golf dipool is, komt dit punt in het midden voor.

Halfgolf dipoolvoeding impedantie
Een van de belangrijkste overwegingen bij elke antenne zijn de toevoerarrangementen - hoe het vermogen van de feeder / transmissielijn naar de antenne zelf kan worden overgebracht. Impedantie-aanpassing, gebalanceerd of ongebalanceerd en er moeten nog veel andere aspecten worden overwogen.

In veel opzichten is de halfgolfdipool zeer gemakkelijk te voeden. De feeder is normaal gesproken verbonden met het middelpunt is waar er een stroommaximum en een spanningsminimum is. Hierdoor heeft de antenne een lage impedantie voor de feeder. Dit is veel gemakkelijker te voeden omdat de hoge RF-spanningen geassocieerd met toevoeropstellingen met hoge impedantie veel problemen kunnen opleveren voor feeders en bijpassende eenheden.

Stroom- en spanningsgolfvormen op een halve golfdipool.

Stroom- en spanningsgolfvormen op een halve golfdipool

Voor een dipoolantenne die een elektrische halve golflengte lang is, heffen de inductieve en capacitieve reactanties elkaar op bij de resonantiefrequentie. Met de inductieve en capacitieve reactantieniveaus die elkaar opheffen, wordt de belasting puur resistief en dit maakt het voeden van de halfgolf dipoolantenne veel gemakkelijker.

De dipool is een gebalanceerde antenne en daarom is een gebalanceerde invoeropstelling vereist. Hiervoor is normaal gesproken een vorm van een dubbele of gebalanceerde feeder nodig. Het is echter mogelijk om een ​​coaxiale feeder te gebruiken als een balun (gebalanceerde tot ongebalanceerde transformator) wordt gebruikt.

Coaxiale feeder biedt een zeer aantrekkelijke optie wanneer de impedantiematch goed is en staande golven niet aanwezig zijn, en het is ook veel gemakkelijker om te matchen met een zenderuitgang die mogelijk alleen een resistieve belasting wil zien. Belastingen die reactanties bevatten, leiden tot hogere spanningen van stroomniveaus die de zender mogelijk niet kan verdragen.

De impedantie voor een halfgolf dipoolantenne in vrije ruimte is dipool 73 Ω wat goed aansluit bij de 70Ω coaxiale feeder en dit is een van de redenen waarom voor veel toepassingen gekozen is voor coax met deze impedantie.

Een halve golf dipool wordt vaak gevoed met een 50Ω feeder. De antenne komt vaak goed overeen met die van hem, omdat de nabijheid van andere objecten, zoals de aarde, antennebevestiging, enz. Betekent dat de impedantie wordt verlaagd tot onder de 73Ω die het in de vrije ruimte presenteert.

Halve golf dipool lengte
Hoewel de naam van de dipool zijn geschatte lengte weggeeft, is bij het ontwerpen en bouwen van een echte dipool een meer exacte lengte nodig.

De werkelijke lengte van de dipool met halve golf is iets korter dan een halve golflengte in de vrije ruimte vanwege een aantal effecten die verband houden met het feit dat de RF-golfvorm binnen een draad wordt gedragen en waarschijnlijk ook niet in een vacuüm.

Berekeningen voor de lengte van de halfgolf dipoolantenne houden rekening met elementen zoals de verhouding van de dikte of diameter van de geleider tot de lengte, diëlektrische constante van het medium rond het stralingselement enzovoort.

In sommige gevallen is het nodig om de lengte van een halve golf dipoolantenne in te korten. Dit kan worden bereikt door een laadinductor toe te voegen. Deze wordt in het stralingselement geplaatst. Het werkt omdat de dipoolantenne kan worden beschouwd als een resonantiekring bestaande uit een condensator en inductor. Door extra inductantie toe te voegen, wordt de resonantiefrequentie verlaagd, dat wil zeggen dat een gegeven antennelengte resoneert met een lagere frequentie dan die mogelijk zou zijn als er geen inductor aanwezig was. Op deze manier is het mogelijk om de lengte van de antenne te verkorten.

Dit principe kan voor elke vorm van antenne worden gebruikt en wordt vaak gebruikt waar ruimte een belangrijke overweging is.

Halve golf dipool stralingspatroon en gerichtheid

Het is mogelijk om het stralingspatroon te berekenen en daarmee de directiviteit te bepalen.

Zoals te verwachten is, geeft de maximale halfgolfdipool-directiviteit de maximale straling in een rechte hoek ten opzichte van de hoofdradiator weer.

Onder andere hoeken kan de hoek θ in de halve golf dipoolformule hierboven worden gebruikt om de veldsterkte te bepalen.

Halve golf dipool polair diagram en stralingspatroon.

Halve golf dipool polair diagram

Het is ook mogelijk om het stralingspatroon te bekijken in termen van het vlak dat rond de dipoolantenne kijkt, dat wil zeggen in het vlak dat de dipool doorsnijdt in zijn veld van maximale straling.

Dipool polair diagram met rechte hoeken ten opzichte van de as van de antenne.

Stralingspatroon met as van antenne in / uit scherm

Zoals te zien is, met de as van de antenne in / uit het scherm, is het stralingsniveau overal rond de antenne hetzelfde. Dit is te verwachten omdat er niets is om de ene richting van de andere te onderscheiden of de straling in verschillende richtingen in dit vlak te beïnvloeden.

Praktische tips
Bij het ontwikkelen, ontwerpen en installeren van een halve golf dipoolantenne zijn er een aantal algemene hints en tips die kunnen worden gevolgd om optimale prestaties te garanderen. Deze zijn hoger dan de normale die worden gebruikt voor antenne-installatie, bijvoorbeeld om ervoor te zorgen dat de hoogte optimaal is, enz.

* Gebruik een gebalanceerde feeder of balun:   
De dipoolantenne is een gebalanceerde antenne. Het is daarom noodzakelijk om een ​​gebalanceerde feeder te gebruiken, of als coaxiale feeder moet worden gebruikt, dan moet een balun worden gebruikt - er zijn verschillende typen die gemakkelijk kunnen worden geconstrueerd.

* Halve golf dipool is geen halve golf: een halve golf dipool antenne heeft niet dezelfde lengte als een halve golflengte in de vrije ruimte. Door eindeffecten is de werkelijk benodigde lengte iets korter.

* Huidige maximum secties:   

Aangetoond kan worden dat de delen van de antenne waar de stroom maximaal is het meest bijdragen aan de straling / ontvangst. Om de meest effectieve werking te garanderen, moeten deze gebieden vrij zijn van obstakels en de optimale positie voor straling krijgen. 

Dit is het meest van toepassing op antennes die worden gebruikt voor lagere frequenties waar de lengte veel lang is. Voor VHF- en UHF-antennes, waar antennes veel korter zijn, heeft de hele lengte van de dipool waarschijnlijk een soortgelijk 'zicht'. Bij HF-antennes wordt het midden van de antenne soms hoger gehouden dan de uiteinden en hebben daardoor een betere kans om een ​​signaal beter uit te stralen.

* Spanningsmaxima aan de uiteinden van de antenne:   

De punten met maximale spanning bevinden zich aan de uiteinden van de antenne. Als ze worden gebruikt voor verzending, zorg er dan voor dat deze niet per ongeluk kunnen worden aangeraakt en zorg ervoor dat ze voldoende geïsoleerd zijn. Dit is belangrijk bij het gebruik van draadantennes waarbij de uiteinden worden gebruikt als ankerpunten. 

Deze moeten ook verwijderd zijn van objecten in de buurt die kunnen werken om stroom te absorberen en de antenne te ontstemmen.

De halfgolf dipoolantenne is mogelijk de meest gebruikte vorm van de dipool - zelfs de meest gebruikte vorm van antenne. Het is eenvoudig, effectief en kan worden gebruikt als het aangedreven element in vele andere vormen van antennes, van Yagi-antennes tot parabolische reflectoren en nog veel meer.

Laat een bericht achter 

Message List