Antena dipol

Antena dipol

Antena dipol este una dintre cele mai raspandite tipuri de antene. Este folosita foarte mult singura, dar si ca element de baza pentru alte antene directionale.

Cel mai utilizat tip de antena dipol este versiunea de jumatate de lungime de unda , desi ar putea fi orice multiplu impar al jumatatii lungimii de unda. Versiunea de jumatate de lungime de unda este formata dintr-un segment de conductor de lungime egala cu jumatatea lungimii de unda, cu punctul de alimentare in centrul antenei, asa cum se vede in Figura 15.

Figura 15.O antena dipol

Pentru a intelege functionarea antenei este necesar sa privim distributia de tensiune si curent in lungul antenei. In Figura 16. se poate vedea ca ele variaza sinusoidal de-a lungul antenei. Tensiunea are maxime la fiecare capat si un minim in mijloc, unde este punctul de alimentare. Curentul se afla in situatia opusa, cu minime la capetele antenei si cu maximul in centru. Dipolii mai lungi respecta acelasi principiu de baza, avand lungimi de unda mai mari. Oricum, la capete se gasesc maxime de tensiune si minime de curent. Totodata, punctul de alimentare se gaseste la un minim de tensiune si un maxim de curent. Uneori se folosesc antene de trei jumatati de lungime de unda, la care punctul de alimentare se poate lua tot in mijloc sau intr-unul dintre celelalte puncte de maxim ale curentului.

(a)   Dipol de jumatate de lungime de unda

(b)   Dipol de trei jumatati de lungime de unda

Figura 16. Distributia de curent si de tensiune intr-o antena dipol.

Cu punctul de alimentare luat acolo unde tensiunea este minima si curentul este maxim, se poate intelege din legea lui Ohm ca impedanta este mica. De fapt, impedanta depinde mai ales de proximitatea altor obiecte, dar in spatiul liber impedanta este de 78 ohmi, realizandu-se o buna adaptare cu un cablu coaxial de 75 ohmi.

Este foarte usor sa se modifice impedanta unui dipol. Obiectele din apropiere au un efect major. Inaltimea de la pamant modifica impedanta destul de semnificativ. Este posibil sa se calculeze acest efect si sa se traseze curba impedantei unui dipol in functie de inaltimea de la sol exprimata in lungimi de unda, asa cum se vede in Figura 17.

Figura 17. Impedanta aproximativa a unei antene dipol orizontale la diferite inaltimi de la sol.

La unele variante de antena, impedanta de alimentare (de intrare) a dipolului poate avea valori foarte mici. Uneori aceasta poate ajunge pana la 10 ohmi sau chiar mai putin. Acest lucru face foarte dificila alimentarea eficienta a antenei. Impedanta poate fi marita la valori mai potrivite folosind ceea ce se numeste un dipol inchis (repliat). In acest tip de antena, se pune un fir suplimentar de la un capat la celalalt al antenei. Se pot folosi diferite dimensiuni pentru sectiunea originala a elementilor dipolului si pentru sectiunea care uneste capetele. Daca ele sunt identice, atunci impedanta dipolului este crescuta cu un factor de patru. Prin schimbarea raportului intre cele doua sectiuni este posibil sa se ajusteze impedanta. Totusi, in cele mai multe cazuri se foloseste aceeasi dimensiune, dand o impedanta tipica de 300 ohmi pentru un dipol inchis (adica 4 x 75 ohmi).

Figura 18.Un dipol inchis(repliat)

Un avantaj suplimentar al folosirii dipolului inchis este ca ofera o banda mai mare fata de a dipolului de baza. Acesta este un mare avantaj atunci cand antena trebuie sa deserveasca o banda de frecvente, ca in cazul receptiei MF in VHF sau a televiziunii radiodifuzate in UHF.

Lungimea antenei este de cea mai mare importanta deoarece ea determina frecventa de rezonanta. Ea se poate determina foarte usor desi nu este exact o jumatate de unda in spatiul liber, ci putin mai mica. Aceasta micsorare se datoreaza mai multor cauze, dintre care una este numita efect de capat. Aceasta depinde in mare masura de raportul care exista intre lungimea si diametrul conductorului din care este facuta antena. In cele mai multe cazuri reducerea este de circa 5% , desi valoarea se poate determina cu mai multa precizie folosind graficul din Figura 19.

Figura 19.Reducerea lungimii unei antene in functie de dimensiunea conductorului

Cunoscand factorul de reducere se poate calcula lungimea antenei, atat in metri cat si in inch:

Lungimea(metri)=Ax150/f

Lungimea(inch)=Ax5905/f

unde f este frecventa de lucru in MHz