www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основы радиолокации

Полуволновая антенна

   

Полуволновая дипольная антенна представляет собой простейшую резонансную структуру среди антенных технологий. Такие антенны используются в качестве основного элемента в антеннах почти всех форм, а также иногода рассматриваются в качестве эталонной антенны наряду с изотропным всенаправленным излучателем.

Большинство излучателей в заданном направлении излучают сильнее, чем в любом другом направлении. Излучатели такого типа называют анизотропными.

Полуволновая антенна (называемая также дипольной антенной, антенной Герца, диполем Герца, полуволновым вибратором) состоит из двух отрезков проволоки или трубки, каждый из которых имеет длину, равную ¼ длины рабочей волны антенны. Такая антенна является базовым элементом, из которого конструируются много более сложных антенн. Для полуволнового диполя протекающий по нему ток имеет максимальное значение в центре, а минимальные — по краям диполя. Напряжение, напротив, минимально в центре диполя и максимально на его краях.

Энергию к такой антенне можно подавать, подключив линию передачи от выходного каскада передатчика к отрезкам, из которых состоит антенна. При использовании двухпроводной линии передачи, например, коаксиального кабеля, центральная его жила подключается к одному плечу, а оплетка — к другому. Поскольку в этом случае точка питания антенны находится в ее центре (точке минимума напряжения и максимума тока), такой тип питания называют центральным питанием или токовым питанием. Выбор точки питания дипольной антенны важен с точки зрения типа используемой линии питания.

Стоячие волны тока и напряжения возникают так же, как и в параллельном колебательном контуре. В отличие от изотропного излучателя, коэффициент усиления которого равен 1, полуволновая антенна имееет коэффициент усиления уже около 1,5, при этом максимум излучения приходится в направлении, перепендикулярном ее оси.

Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости
ширина луча

Рисунок 2. Диаграмма направленности полуволновой дипольной антенны

ширина луча

Рисунок 2. Диаграмма направленности полуволновой дипольной антенны

ширина луча
уровень боковых
лепестков
уровень заднего
лепестка

Рисунок 3. Диаграмма антенны Яги

ширина луча
уровень боковых
лепестков
уровень заднего
лепестка

Рисунок 3. Диаграмма антенны Яги

Bild 5: Das Antennendiagramm eines vertikalen Dipols in einer 3D-Simulation

Возникновение полуволновой антенны
Animation: Die Entstehung eines Dipols aus einem Schwingkreis

Рисунок 4. Возникновение полуволновой антенны

Полуволновый диполь также возникает из простого колебательного контура. Для простоты предположим, что пластины конденсатора колебательного контура понемногу наклоняются и расходятся в стороны (Рисунок 4). Емкость конденсатора в этом случае уменьшается, но он при этом все еще остается конденсатором. По мере расхождения пластин конденсатора силовые линии линии электрического поля (которые начинаются на одной пластине и заканчиваются на другой) должны охватывать все большее и большее пространство. Наступает момент когда конденсатор перестает существовать как таковой, а а силовые линии электрического поля теперь замыкаются через свободное пространство. Возникший в результате полуволновый диполь имеет центральное питание.

Полуволновый диполь также возникает из простого колебательного контура.

   Das Bild zeigt einen Parallelschwingkreis.

Для простоты предположим, что пластины конденсатора колебательного контура понемногу наклоняются и расходятся в стороны. Емкость конденсатора в этом случае уменьшается, но он при этом все еще остается конденсатором.

Der Parallelschwingkreis mit leicht geöffneten Kondensatorplatten.

По мере расхождения пластин конденсатора силовые линии линии электрического поля (которые начинаются на одной пластине и заканчиваются на другой) должны охватывать все большее и большее пространство.

Die Kondensatorplatten sind nun schon sehr weit auseinandergezogen

Наступает момент когда конденсатор перестает существовать как таковой, а а силовые линии электрического поля теперь замыкаются через свободное пространство.

Ein Dipol mit induktiver Speisung ist entstanden.

Возникший в результате полуволновый диполь имеет центральное питание.

Schaltbild eines Halbwellendipols mit Zuleitung.

Рисунок 5. Диаграмма направленности вертикального диполя, построенная по результатам трехмерного моделирования.


Sponsors: