Antennendipol
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Das einfachste Resonanzgebilde in der Antennentechnik ist der Halbwellendipol. Er bildet das Grundelement fast aller Antennenformen und wird neben dem isotropen Kugelstrahler manchmal auch als Bezugsantenne verwendet.
Der Ausdruck „Dipol“ bedeutet „Zweipol“ und kennzeichnet, dass der Halbwellenstrahler in seiner geometrischen Mitte aufgetrennt ist. An den dort entstehenden „2 Polen“ kann die Speiseleitung, der Sender oder der Empfänger angeschlossen werden.
Wie schon der Name sagt, hat der Halbwellendipol eine Längenausdehnung, die etwa der halben Wellenlänge (λ / 2) der jeweils verwendeten Frequenz entspricht. In diesem Fall befindet sich der Dipol in Resonanz mit der Wellenlänge. Von seinem Strom-/Spannungsverhalten entspricht er einem Parallelschwingkreis.
Gegenüber dem isotropen Kugelstrahler mit dem Antennengewinn von genau 1 hat er aber schon einen Gewinn von etwa 1,5 , da er bereits eine Richtung bevorzugt.
Horizontaldiagramme
Bild 2: Diagramm eines Halbwellendipols
Bild 2: Diagramm eines Halbwellendipols
dämpfung
Bild 3: Diagramm einer Yagiantenne
dämpfung
Bild 3: Diagramm einer Yagiantenne
Bild 5: Das Antennendiagramm eines vertikalen Dipols in einer 3D-Simulation
Entstehung einer Dipol-Antenne
Bild 4: Die Entstehung eines Dipols aus einem Schwingkreis
Der Halbwellendipol ist auch aus einem einfachen Schwingkreis entstanden. Stellen wir uns einfach vor, dass die Kondensatorplatten des Schwingkreises ein wenig auseinander gebogen werden. Damit verringert sich zwar die Kapazität, aber der Kondensator bleibt ein Kondensator. Bei einem weiteren Auseinanderbringen der Kondensatorplatten haben die elektrischen Feldlinien einen immer größeren Weg zurückzulegen. Der Kondensator ist dann als solcher schon gar nicht mehr zu erkennen. Die Feldlinien des elektrischen Feldes treten in den freien Raum über. Es ist ein Halbwellendipol entstanden, der über eine Zuleitung gespeist wird.
Der Halbwellendipol ist auch aus einem einfachen Schwingkreis entstanden. |
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| Stellen wir uns einfach vor, dass die Kondensatorplatten des Schwingkreises ein wenig auseinandergebogen werden. |
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| Damit verringert sich zwar die Kapazität, aber der Kondensator bleibt ein Kondensator. Bei einem weiteren Auseinanderbringen der Kondensatorplatten haben die elektrischen Feldlinien einen immer größeren Weg zurückzulegen. |
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Der Kondensator ist als solcher gar nicht mehr zu erkennen. Die Feldlinien des elektrischen Feldes treten in den freien Raum über. |
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Es ist ein Halbwellendipol entstanden, der über eine Zuleitung gespeist wird. |
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Auch der Halbwellendipol hat eine Resonanz wie ein Schwingkreis. Als Spule dient jetzt die Leitungsinduktivität der Dipolhälften in der Nähe des Speisungspunktes.
Verkürzungsfaktor
Die Länge des Dipols anhand der Wellenlänge zu berechnen, gilt jedoch nur für unendlich dünne Drähte. In der Praxis haben Dipole jedoch eine reale Drahtdicke. Zusätzlich sind die Dipole mit zunehmender Drahtdicke auch breitbandiger. In diesem Fall haben die Dipole einen von der Drahtdicke abhängigen Verkürzungsfaktor:
| v = | l | mit |
v = Verkürzungsfaktor des Dipols l = Länge des Dipols d = Drahtdurchmesser |
(1) |
| l+d |
Die Länge des Dipols multipliziert mit diesem Verkürzungsfaktor ergibt die Resonanzwellenlänge des Dipols.