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Dipolo a semionda

   

L’antenna a dipolo a semionda è la struttura risonante più semplice nella tecnologia delle antenne. Tali antenne sono utilizzate come elemento principale in antenne di quasi tutte le forme e talvolta sono considerate come antenna di riferimento insieme a un radiatore isotropo non direzionale.

La maggior parte dei radiatori irradia più forte in una determinata direzione che in qualsiasi altra direzione. I radiatori di questo tipo sono detti anisotropi.

Un’antenna a semionda (detta anche antenna a dipolo, antenna di Hertz, dipolo di Hertz) è costituita da due pezzi di filo o tubo, ciascuno dei quali ha una lunghezza pari a ¼ della lunghezza d’onda operativa dell’antenna. Un’antenna di questo tipo è l’elemento base da cui vengono costruite molte antenne più complesse. Per un dipolo a semionda, la corrente che lo attraversa ha un valore massimo al centro e un valore minimo ai bordi del dipolo. La tensione, invece, è minima al centro del dipolo e massima ai suoi bordi.

L’energia può essere fornita a un’antenna di questo tipo collegando una linea di trasmissione dallo stadio di uscita del trasmettitore ai segmenti che compongono l’antenna. Quando si utilizza una linea di trasmissione a due fili, ad esempio un cavo coassiale, il suo nucleo centrale è collegato a un braccio e la treccia all’altro. Poiché in questo caso il punto di alimentazione dell’antenna si trova al centro (il punto di minima tensione e massima corrente), questo tipo di alimentazione è chiamato alimentazione centrale o alimentazione di corrente. La scelta del punto di alimentazione di un’antenna a dipolo è importante per il tipo di linea elettrica utilizzata.

Le onde stazionarie di corrente e tensione si verificano come in un circuito oscillante parallelo. A differenza di un radiatore isotropo con un guadagno di 1, un’antenna a semionda ha un guadagno di circa 1,5, con la massima radiazione nella direzione perpendicolare al suo asse.

Diagramma di radiazione nel piano orizzontale
larghezza del fascio

Figura 2. Diagramma direzionale di un’antenna a dipolo a semionda

larghezza del fascio

Figura 2. Diagramma direzionale di un’antenna a dipolo a semionda

larghezza del fascio
livello dei
lobi laterali
livello del lobo
posteriore

Figura 3. Diagramma direzionale dell’antenna Yagi

larghezza del fascio
livello dei
lobi laterali
livello del lobo
posteriore

Figura 3. Diagramma direzionale dell’antenna Yagi

Figura 5. Diagramma di radiazione di un dipolo verticale basato sui risultati della modellazione tridimensionale.

Comparsa di un’antenna a semionda
Animation: Die Entstehung eines Dipols aus einem Schwingkreis

Figura 4. Comparsa di un’antenna a semionda

Un dipolo a semionda nasce anche da un semplice circuito oscillante. Per semplicità, supponiamo che le piastre del condensatore del circuito oscillante si inclinino gradualmente e si allontanino (Figura 4). In questo caso, la capacità del condensatore diminuisce, ma si tratta sempre di un condensatore. Man mano che le piastre del condensatore si allontanano, le linee di forza del campo elettrico (che iniziano su una piastra e terminano sull’altra) devono coprire uno spazio sempre maggiore. Si raggiunge il punto in cui il condensatore cessa di esistere come tale e le linee del campo elettrico si chiudono nello spazio libero. Il dipolo a semionda risultante è alimentato centralmente.

Il dipolo viene creato da un semplice circuito risonante.

   L’immagine mostra un circuito risonante parallelo.

Immaginiamo semplicemente che le piastre del condensatore del circuito risonante siano leggermente piegate.

Il circuito risonante parallelo con le piastre del condensatore leggermente aperte.

Questo riduce la capacità, ma il condensatore rimane un condensatore. Se le piastre del condensatore vengono allontanate ulteriormente, le linee del campo elettrico devono coprire una distanza sempre maggiore.

Le piastre del condensatore sono ora molto distanti tra loro.

Il condensatore non può più essere riconosciuto come tale. Le linee del campo elettrico passano nello spazio libero.

È stato creato un dipolo con alimentazione induttiva.

È stato creato un dipolo a mezz’onda, alimentato tramite una linea di alimentazione.

Schema del circuito di un dipolo a mezz’onda con linea di alimentazione.

Figura 5. Diagramma di radiazione di un dipolo verticale basato sui risultati della modellazione tridimensionale.

Fattore di accorciamento

Tuttavia, il calcolo della lunghezza di un dipolo in base alla lunghezza d’onda si applica solo a fili infinitamente sottili. In pratica, i dipoli hanno lo spessore reale di un filo. Inoltre, i dipoli hanno una larghezza di banda più ampia all’aumentare dello spessore del filo. In questo caso, si introduce un fattore di accorciamento che dipende dallo spessore del filo:

v = l dove v è il fattore di accorciamento del dipolo;
l è la lunghezza del dipolo;
d è diametro del filo
(1)
l+d

La lunghezza del dipolo moltiplicata per questo fattore di accorciamento dà la lunghezza d’onda risonante del dipolo.