Què és Antena Dipola de mitja onada / antena?

L’antena dipòlica de mitja longitud d’ona, de l’antena dipol de mitja ona, és la versió més utilitzada de l’antena dipol popular.

El dipol de mitja ona és la versió més popular de l'antena dipòlica o antena.

Com el seu nom indica, el dipol de mitja ona és de mitja longitud d'ona. Aquesta és la longitud de ressonància més curta que es pot utilitzar per a un dipol ressonant. També té un patró de radiació molt convenient.

Fonaments bàsics del dipol de mitja ona
El dipol de mitja ona es forma a partir d'un element conductor que és de filferro o metall que té una longitud d'ona de mitja longitud. El dipol de mitja ona s’alimenta normalment al centre on la impedància cau fins a la seva més baixa. D’aquesta manera, l’antena consisteix en l’alimentador connectat a dos elements de longitud d’ona de quart en línia entre si.

Cal recordar que la longitud del dipol de mitja ona és una longitud d'ona elèctrica de mitja longitud de l'ona que viatja als conductors d'antena. Aquesta és lleugerament més curta que la longitud equivalent d’una ona que viatja a l’espai lliure, ja que els conductors d’antena afecten la longitud d’ona.

Antena dipòlica de mitja onada bàsica que mostra la longitud del dipol respecte a la longitud d'ona.

Antena dipòlica de mitja onada bàsica

El nivell de tensió i corrent varia al llarg de la secció radiant de l'antena. Això es produeix perquè les ones estancades estan configurades al llarg de la longitud de l'element radiant.

Com que els extrems estan oberts el corrent en aquests punts és zero, però la tensió és al màxim.

Quan el punt en què es mesura aquestes quantitats s’allunya dels extrems, es troba que varien de forma sinusoïdal: la tensió cau, però el corrent augmenta. El corrent arriba fins al màxim i el voltatge un mínim a una longitud igual a una longitud d'ona del quart elèctric des dels extrems. Com que és un dipol de mitja ona, aquest punt es produeix al centre.

Impedància d’alimentació del dipol de mitja ona
Una de les principals consideracions de qualsevol antena és la forma d’alimentació: com transferir l’alimentació de la línia d’alimentació / transmissió a la mateixa antena. Cal tenir en compte la coincidència d’impedències, equilibrat o desequilibrat i molts altres aspectes.

En molts aspectes, el dipol de mitja ona és molt fàcil d’alimentar. L'alimentador està connectat normalment al punt central, on hi ha un màxim de corrent i un mínim de tensió. D'aquesta manera, l'antena presenta una baixa impedància a l'alimentador. Això és molt més fàcil d’alimentar perquè les altes tensions de radiofreqüència associades als arranjaments d’alimentació d’alta impedància poden presentar molts problemes per als alimentadors i les unitats que coincideixen.

Formes d’ona de corrent i tensió en un dipol de mitja ona.

Formes d’ona de corrent i tensió en un dipol de mitja ona

Per a una antena dipòlica que té una longitud d'ona elèctrica de mitja longitud d'ona, les reaccions inductives i capacitives es cancel·len mútuament a la freqüència de ressonància. Amb els nivells de reactància inductiva i capacitiva cancel·lant-se mútuament, la càrrega es torna purament resistiva i això facilita molt l’alimentació de l’antena dipòlica de mitja ona.

El dipol és una antena equilibrada i, per tant, es necessita una disposició d’alimentació equilibrada. Això normalment necessitaria una forma d'alimentació doble o equilibrada per utilitzar-lo. No obstant això, és possible utilitzar alimentador coaxial si s'utilitza un balun (transformador equilibrat a desequilibrat).

L’alimentador coaxial presenta una opció molt atractiva quan la coincidència d’impedància és bona i les ones permanents no hi són presents, i també és molt més fàcil fer coincidir amb una sortida del transmissor que potser només vol veure una càrrega resistiva. Les càrregues que inclouen reaccions generen un voltatge més elevat dels nivells de corrent que pot ser que l'emissor no pugui tolerar.

La impedància per a una antena dipòlica de mitja ona a l’espai lliure és el dipol de 73 Ω, que presenta una bona coincidència amb l’alimentador coaxial de 70Ω i aquesta és una de les raons per les quals es va escollir la coaxial amb aquesta impedància per a moltes aplicacions.

Un dipol de mitja ona s’alimenta sovint amb un alimentador de 50Ω. L’antena sovint presenta una coincidència molt bona amb la seva perquè la proximitat d’altres objectes, com la Terra, muntatge d’antenes, etc. significa que la impedància es baixa per sota dels 73Ω que presenta a l’espai lliure.

Longitud de dipol de mitja ona
Tot i que el nom del dipol dóna la seva longitud aproximada, a l’hora de dissenyar i construir un dipol real, cal una longitud més exacta.

La longitud real del dipol de mitja ona és lleugerament inferior a la meitat de longitud d’ona a l’espai lliure a causa d’una sèrie d’efectes associats al fet que la forma d’ona de RF es porta dins d’un filferro i també molt probablement no al buit.

Els càlculs de la longitud de l'antena dipòlica d'ona mitjana tenen en compte elements com ara la relació entre el gruix o el diàmetre del conductor i la longitud, la constant dielèctrica del medi al voltant de l'element radiant i així successivament.

En alguns casos cal escurçar la longitud d'una antena dipòlica de mitja ona. Es pot aconseguir afegint un inductor de càrrega. Això se situa a l’element radiant. Funciona perquè l'antena dipolar es pot considerar com un circuit ressonant format per un condensador i un inductor. Si s’afegeix inductància addicional, es reduirà la freqüència de ressonància, és a dir, una longitud d’antena determinada ressonarà amb una freqüència inferior a la que seria possible si no hi estigués present cap inductor. D’aquesta manera és possible escurçar la longitud de l’antena.

Aquest principi es pot utilitzar per a qualsevol forma d'antena, i s'utilitza sovint on l'espai és una consideració important.

Patró de radiació dipolar de mitja ona i directivitat

És possible calcular el patró de radiació i, per tant, determinar la directivitat.

Com era d'esperar, la màxima directivitat del dipol de mitja ona mostra la radiació màxima en angle recte amb el radiador principal.

A altres angles, es pot utilitzar l'angle θ de la fórmula dipòlica de mitja ona anterior per determinar la força del camp.

Esquema polar dipòlit de mitja ona i patró de radiació.

Esquema polar dipolar de mitja ona

També és possible visualitzar el patró de radiació en termes del pla que mira al voltant de l'antena dipolar, és a dir, en el pla que talla el dipol en el seu camp de radiació màxima.

Esquema polar dipolar en angle dret a l'eix de l'antena.

Patró de radiació amb eix d’antena dins / fora de la pantalla

Com es pot veure, amb l’eix de l’antena dins / fora de la pantalla, el nivell de radiació és el mateix al voltant de l’antena. Això s’espera, ja que no hi ha res que distingeixi una direcció de l’altra ni que afecti la radiació en diferents direccions d’aquest pla.

Consells pràctics
En desenvolupar, dissenyar i instal·lar una antena dipol de mitja onada, hi ha diversos consells i suggeriments generals que es poden seguir per garantir el millor rendiment. Aquests estan per sobre dels habituals per a la instal·lació d’antenes, per exemple, assegurar que l’alçada és òptima, etc.

* Utilitzeu un alimentador o balun equilibrat:   
L’antena dipolar és una antena equilibrada. Per tant, cal utilitzar un alimentador equilibrat, o bé, si s’ha d’utilitzar un alimentador coaxial, s’ha d’utilitzar un balun, hi ha diversos tipus que es poden construir fàcilment.

* El dipol de mitja ona no és una mitja ona: una antena dipolar de mitja ona no té la mateixa longitud que una longitud d’ona mitjana en l’espai lliure. Els efectes finals signifiquen que la longitud real necessària és lleugerament menor.

* Seccions màximes actuals:   

Es pot demostrar que les zones de l'antena on el corrent és màxim contribueixen majoritàriament a la radiació / recepció. Per assegurar el funcionament més eficaç, aquestes zones haurien d’estar lliures d’obstacles i tenir la posició òptima de radiació. 

Això és més aplicable a les antenes utilitzades per a freqüències baixes on les longituds siguin molt llargues. Per a les antenes VHF i UHF, on les antenes són molt més curtes, és probable que tota la longitud del dipol tingui una "vista" similar. Per a les antenes HF, de vegades el centre de l’antena pot mantenir-se més amunt que els extrems i, per tant, tenir una millor possibilitat d’irradiar millor un senyal.

* Màxim de tensió al final de l'antena:   

Els punts de tensió màxima es troben als extrems de l'antena. Si s'utilitza per a la transmissió, assegureu-vos que no es poden tocar accidentalment i assegureu-vos que estiguin aïllats adequadament. Això és important quan s’utilitzen antenes de filferro on els extrems s’utilitzen com a punts d’ancoratge. 

També haurien d’estar allunyats d’objectes propers que puguin actuar per absorbir energia i detonar l’antena.

L'antena dipol de mitja ona és possiblement la forma més usada del dipol, fins i tot la forma d'antena més utilitzada. És senzill, eficaç i es pot incorporar com a element impulsat en moltes altres formes d’antena des d’antenes Yagi fins a reflectors parabòlics i molts més.

Deixa un missatge 

Llista de missatges