Dipól

Középen táplált félhullámú dipólus antenna (dipol)

A legáltalánosabban használt antenna a félhullámú dipólus. A „félhullámú” kifejezés arra utal, hogy az antenna azon a frekvencián rezonál, amelynek megfelelő hullámhossznak az antenna geometriai hossza épp a fele. (A vezetőben a rádiófrekvenciák terjedési sebessége csak közelíti a fény sebességét, ténylegesen a geometriai méretektől függően annál valamivel kisebb. Így az antennán a RF jel hullámhossza valamivel rövidebb, mint a szabad térben, ezért a rezonanciafrekvenciára méretezett antenna tényleges mérete a szabad térre érvényes hullámhossz felénél szintén rövidebb. A „rövidülési tényező” a méretektől (hossz, átmérő) függően jellemzően 0,85…0,99 érték között van.)

A középen táplált félhullámú dipólus feszültség- és árameloszlását az 1. ábra mutatja.

1. ára

Az adót jelképező rádiófrekvenciás generátor a fél hullámhosszúságú dipólantenna középen elektromosan szétválasztott felezőpontjai közé kapcsolódik. A rezonáló antenna hosszának a mentén a nagyfrekvenciás feszültség ill. áram amplitúdója változik. A feszültség amplitúdóját a szaggatott U, az áram amplitúdóját a folyamatos I görbe mutatja. Nyilvánvaló, hogy az antenna végpontján az antennavezetéken már nem folyhat tovább áram (nincs tovább antennavezeték), ezért az antenna két végén áramminimumnak kell lennie. A rezgőkör elemein a feszültség és az áram között 90 fok fázistolás mutatkozik, ezért ezeken a pontokon a feszültségnek maximuma van. Az áram maximuma és a feszültség minimuma a dipól középpontjára, a betáplálás helyére esik. Rezonanciafrekvencián u/i ohmos (és mivel a betáplálási pontban feszültségminimum és árammaximum van, kis) érték, ideális esetben (végtelen vékony antennavezeték, minden tereptárgytól végtelenül távol) a dipól talpponti ellenállása 73 Ω.

A dipólus szimmetrikus antenna, azaz a feszültséget adáskor betáplálási pontjai közé (földfüggetlenül) kapcsoljuk (illetve vételkor e pontok között kapjuk meg).

A dipólus sugárzási karakterisztikáját a 2. ábra mutatja.

2. ábra

Az ábra felső részéből látható, hogy a dipólantenna az antenna kifeszítési irányára merőlegesen létesíti a legnagyobb térerőt. A dipól végeinek az irányában a térerősség szinte 0, ebben az irányban az antennához egészen közel kell menni, hogy ugyanakkora térerősséget mérjünk. (Az ilyen karakterisztikát nyolcas alakúnak nevezik.)

Az ábra alsó része mutatja, hogy a (hullámhosszhoz képest a földtől távol kifeszített) dipólus a rá merőleges síkban körsugárzó: minden irányban azonos térerőt létesít. Földközelben azonban a dipólantenna függőleges sugárzási karakterisztikája eltorzul, a „kilövési szög” (a függőleges sugárzási karakterisztika legnagyobb teljesítménysűrűséghez tartozó, földhöz képesti szöge) az antenna (a hullámhosszhoz viszonyított) föld feletti magasságától függ. DX munkához a föld feletti fél hullámhossz magasság jó eredményt ad.

A félhullámú dipol antennanyeresége kb. 2 dB.

Végén táplált félhullámú dipólantenna

A dipólantennát meghajtó generátor nem csak az antenna középpontjában (a feszültségminimum és árammaximum helyén) csatlakoztatható, hanem az antenna egyik végén (az áramminimum helyén) is. Ilyen antenna a Zeppelin-antenna, melyet az antenna végén hangolt szimmetrikus tápvonallal táplálnak. (A tápvonal egyik erét a sugárzóhoz csatlakoztatják, a másikat szigetelten szabadon hagyják.) Természetesen az így táplált dipólantenna sugárzási ellenállása nem egyezik meg a középen táplált dipóléval, ezért antennaillesztő fokozat használatát igényli.

Hajlított dipólus (hurokdipólus)

Ha két, egymástól viszonylag kis távolságban lévő fél hullámhosszúságú vezetőt párhuzamosan összekötünk, hurokdipólushoz (hajlított dipólushoz) jutunk (3. ábra).

3. ábra

Mivel az antenna középpontjában (a felső vezető közepén) feszültségminimum van, az antenna ott földelhető (azaz szigetelés nélkül a tartóárbócra erősíthető), így villámvédelmi szempontból ez az elrendezés nagyon előnyös. Ilyen rendszerű antennákat előszeretettel használnak ultrarövidhullámokon, ahol a fél hullámhossz (és így az antenna mérete is) kicsi, így az öntartó kivitel könnyen megvalósítható.

A két félhullámú vezetőből összeállított hurokdipólus antennaárama a két ágban megoszlik, így egy ágban fele akkora áram folyik, ugyanekkor a két ág feszültsége a betáplálási pontban összegződik, ezért a hajlított dipólus talpponti ellenállása a középen táplált félhullámú dipólushoz képest négyszeres (kb. 240 Ω), ami pl. lehetővé teszi, hogy közvetlenül 240 Ω-os szimmetrikus tápvonalat csatlakoztatva használják.

A hajlított dipólus sugárzási karakterisztikája lényegében azonos a középen táplált félhullámú dipólus antennáéhoz.