Radar Grondbeginselen

Dipool van hele golflengte

De dipoolantenne met halve golf is de eenvoudigste resonantiestructuur in de antennetechnologie. Dergelijke antennes worden gebruikt als hoofdelement in antennes van bijna alle vormen en worden soms beschouwd als referentieantenne samen met een isotrope ongerichte straler.

De meeste radiatoren stralen sterker in een bepaalde richting dan in een andere richting. Radiatoren van dit type worden anisotroop genoemd.

Een dipoolantenne met halve golf (ook wel halvegolfantenne, Hertz-antenne, Hertz-dipool genoemd) bestaat uit twee stukken draad of buis die elk een lengte hebben die gelijk is aan ¼ van de werkgolflengte van de antenne. Een dergelijke antenne is het basiselement waaruit veel complexere antennes worden opgebouwd. Voor een halve golf dipool heeft de stroom die er doorheen loopt een maximumwaarde in het midden en een minimumwaarde aan de randen van de dipool. De spanning daarentegen is minimaal in het midden van de dipool en maximaal aan de randen.

De energie kan aan zo'n antenne worden geleverd door een transmissielijn aan te sluiten vanaf de eindtrap van de zender naar de segmenten waaruit de antenne bestaat. Bij gebruik van een tweedraads transmissielijn, bijvoorbeeld een coaxkabel, wordt de centrale kern verbonden met de ene arm en de vlecht met de andere. Omdat in dit geval het voedingspunt van de antenne zich in het midden bevindt (het punt met de minimale spanning en maximale stroom), wordt dit type voeding centrale voeding of stroomvoorziening genoemd. De keuze van het voedingspunt voor een dipoolantenne is belangrijk vanwege het type voedingslijn dat wordt gebruikt.

Staande golven van stroom en spanning treden op dezelfde manier op als in een parallel oscillerend circuit. In tegenstelling tot een isotrope straler met een versterking van 1, heeft een halvegolfantenne een versterking van ongeveer 1,5, met de maximale straling in de richting loodrecht op zijn as.

Stralingspatroon in het horizontale vlak

Bundelbreedte

Figuur 2. Richtingspatroon van een dipoolantenne met halve golf

Bundelbreedte

Figuur 2. Richtingspatroon van een dipoolantenne met halve golf

Bundelbreedte

niveau van de
zij lobben

niveau van de
achterste
lobniveau

Figuur 3. Richtingspatroon van de Yagi-antenne

Bundelbreedte

niveau van de
zij lobben

niveau van de
achterste
lobniveau

Figuur 3. Richtingspatroon van de Yagi-antenne

Figuur 5. Het stralingspatroon van een verticale dipool gebaseerd op de resultaten van driedimensionale modellering.

Ontstaan van een halvegolfantenne

Figuur 4. Het ontstaan van een dipoolantenne met halve golf

Een halve golf dipool ontstaat ook uit een eenvoudige oscillerende schakeling. Laten we voor het gemak aannemen dat de platen van de condensator van de oscillerende kring geleidelijk kantelen en uit elkaar bewegen (Figuur 4). In dit geval neemt de capaciteit van de condensator af, maar het blijft een condensator. Naarmate de platen van de condensator uit elkaar bewegen, moeten de krachtlijnen van het elektrische veld (die beginnen op de ene plaat en eindigen op de andere) steeds meer ruimte innemen. Het punt wordt bereikt waarop de condensator ophoudt als zodanig te bestaan en de elektrische veldlijnen zich nu door de vrije ruimte sluiten. De resulterende halve-golf dipool wordt centraal gevoed.

De dipool wordt gemaakt met een eenvoudige resonantiekring.
Laten we ons eenvoudig voorstellen dat de condensatorplaten van de resonantiekring een beetje uit elkaar zijn gebogen.
Dit verlaagt de capaciteit, maar de condensator blijft een condensator. Als de condensatorplaten verder uit elkaar worden gezet, moeten de elektrische veldlijnen een steeds grotere afstand afleggen.
De condensator is niet langer als zodanig herkenbaar. De veldlijnen van het elektrische veld gaan over in de vrije ruimte.
Er is een halve golf dipool gemaakt, die wordt gevoed via een voedingslijn.

Figuur 5. Het stralingspatroon van een verticale dipool gebaseerd op de resultaten van driedimensionale modellering.

Verkortingsfactor

Het berekenen van de lengte van een dipool op basis van golflengte geldt echter alleen voor oneindig dunne draden. In de praktijk hebben dipolen de werkelijke dikte van een draad. Bovendien hebben dipolen een grotere bandbreedte naarmate de draaddikte toeneemt. In dit geval wordt een verkortingsfactor geïntroduceerd die afhangt van de draaddikte:

De lengte van de dipool vermenigvuldigd met deze verkortingsfactor geeft de resonantiegolflengte van de dipool.