www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Radarové antény

Dipólová anténa

   

Dipólová anténa je nejjednodušší rezonanční konstrukcí v anténní technice. Tyto antény se používají jako hlavní prvek v anténách téměř všech tvarů a někdy se považují za referenční anténu spolu s izotropním nesměrovým zářičem.

Většina zářičů vyzařuje v daném směru silněji než v jiném směru. Zářiče tohoto typu se nazývají anizotropní.

Polovlnná anténa (nazývaná také dipólová anténa, Hertzova anténa, Hertzův dipól, půlvlnný vibrátor) se skládá ze dvou kusů drátu nebo trubky, z nichž každý má délku rovnou ¼ pracovní vlnové délky antény. Taková anténa je základním prvkem, z něhož se konstruuje mnoho složitějších antén. U půlvlnného dipólu má proud, který jím protéká, maximální hodnotu ve středu a minimální hodnotu na okrajích dipólu. Napětí má naopak minimální hodnotu ve středu dipólu a maximální na jeho okrajích.

Energii lze takové anténě dodat připojením přenosového vedení z výstupního stupně vysílače k segmentům, které tvoří anténu. Při použití dvouvodičového přenosového vedení, například koaxiálního kabelu, se jeho střední jádro připojí k jednomu ramenu a opletení k druhému. Protože v tomto případě je napájecí bod antény umístěn v jejím středu (bod minimálního napětí a maximálního proudu), nazývá se tento typ napájení centrální napájení nebo proudové napájení. Volba napájecího bodu pro dipólovou anténu je důležitá kvůli typu použitého napájecího vedení.

Stojaté vlny proudu a napětí vznikají stejně jako v paralelním kmitavém obvodu. Na rozdíl od izotropního zářiče se ziskem 1 má půlvlnná anténa zisk přibližně 1,5, přičemž maximum vyzařování je ve směru kolmém na její osu.

Vyzařovací diagram v horizontální rovině
šířka paprsku

Obrázek 2. Směrový diagram půlvlnné dipólové antény

šířka paprsku

Obrázek 2. Směrový diagram půlvlnné dipólové antény

šířka paprsku
úroveň bočních
laloků
úroveň zadního
laloku

Obrázek 3. Směrový průběh Yagiho antény

šířka paprsku
úroveň bočních
laloků
úroveň zadního
laloku

Obrázek 3. Směrový průběh Yagiho antény

Obrázek 5. Vyzařovací diagram vertikálního dipólu na základě výsledků trojrozměrného modelování.

Vznik půlvlnné antény
Animation: Die Entstehung eines Dipols aus einem Schwingkreis

Obrázek 4. Vznik půlvlnné antény

Půlvlnný dipól vzniká také z jednoduchého kmitavého obvodu. Pro zjednodušení předpokládejme, že se desky kondenzátoru oscilačního obvodu postupně naklánějí a vzdalují (obrázek 4). V tomto případě se kapacita kondenzátoru zmenšuje, ale stále se jedná o kondenzátor. Jak se desky kondenzátoru od sebe vzdalují, siločáry elektrického pole (které začínají na jedné desce a končí na druhé) musí pokrývat stále větší prostor. Je dosaženo bodu, kdy kondenzátor jako takový přestává existovat a siločáry elektrického pole se nyní uzavírají volným prostorem. Vzniklý půlvlnný dipól je centrálně napájen.

Dipól je vytvořen z jednoduchého rezonančního obvodu.

   Obrázek ukazuje paralelní rezonanční obvod.

Představme si jednoduše, že desky kondenzátoru rezonančního obvodu jsou od sebe trochu ohnuté.

Paralelní rezonanční obvod s mírně rozevřenými deskami kondenzátoru.

Tím se sníží kapacita, ale kondenzátor zůstane kondenzátorem. Pokud desky kondenzátoru oddálíme od sebe, musí čáry elektrického pole překonávat stále větší vzdálenost.

Desky kondenzátoru jsou nyní velmi daleko od sebe.

Kondenzátor již nelze rozpoznat jako kondenzátor. Siločáry elektrického pole procházejí do volného prostoru.

Vznikl dipól s indukčním napájením.

Byl vytvořen půlvlnný dipól, který je napájen přes napájecí vedení.

Schéma zapojení půlvlnného dipólu s napájecím vedením.

Obrázek 5. Vyzařovací diagram vertikálního dipólu na základě výsledků trojrozměrného modelování.

Činitel zkrácení

Výpočet délky dipólu na základě vlnové délky však platí pouze pro nekonečně tenké vodiče. V praxi mají dipóly skutečnou tloušťku drátu. Kromě toho mají dipóly s rostoucí tloušťkou vodiče širší pásmo. V tomto případě se zavádí zkracovací činitel, který závisí na tloušťce vodiče:

v = l kde v je zkracovací činitel dipólu;
l je délka dipólu;
d je průměr drátu.
(1)
l+d

Délka dipólu vynásobená tímto zkracovacím činitelem udává rezonanční vlnovou délku dipólu.