Antena dipol

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
O antenă dipol primește unde radio.

O antenă dipolară, în telecomunicații , este cel mai simplu tip de antenă pentru comunicații radio , cuprinzând două brațe egale deschise realizate cu un diapozitiv liniar cu conductor electric pe care curenții electrici care radiază câmpul electromagnetic la distanță.

Dipolul hertzian este sursa folosită de Heinrich Hertz în 1887 pentru a-și îndeplini celebrele experimente de detectare experimentală a undelor electromagnetice , prezise teoretic de Maxwell pornind de la ecuațiile sale. Acesta constă dintr-un conductor electric filiform de lungime mult mai mică a lungimii de undă a semnalului electric de intrare, conectat la două bile metalice care servesc drept rezervoare pentru umpluturile . Este de fapt un tip de antenă dipol.

Antena dipol echivalentă este antena dipol hertziană cu care se poate înlocui fără a schimba câmpul electromagnetic radiat de antena însăși. Acest dipol va avea un moment electric egal cu valoarea vectorului de radiație . Singura componentă eficientă a dipolului echivalent este cea perpendiculară pe direcție , care este paralel cu planul , și se numește „dipol echivalent normal”.

Descriere

Diagrama unei antene dipol, cu câmpuri electrice (albastru) și magnetic (roșu)

Clasificare

În general, aparține categoriei „antenelor cu fir” și poate fi clasificat în următoarele moduri:

Pe baza lungimii absolute a firului conductor radiant:

  • „dipol elementar” sau constă dintr-un fir conductor cu lungime infinitesimală peste care curge o densitate de curent J. Prin urmare este o abstractizare ideală.
  • „nu elementar” sau cu lungimea finită a conductorului cu ușoare diferențe în ceea ce privește iradierea. Acesta este de obicei cazul real.
Exemplu de antenă dipol pe un stâlp

În funcție de lungimea firului conductor radiant în raport cu lungimea de undă λ sau în mod echivalent, frecvența puterii semnalului electric:

  • „jumătate de undă”: lungimea conductorului egală cu λ / 2. Este cel mai frecvent tip de dipol datorită funcționării în condiții de rezonanță și, prin urmare, eficiență maximă a radiației și poate fi, de asemenea, adaptat cu ușurință la alimentarea liniei de transmisie .
  • „undă completă”: lungimea conductorului egală cu λ.
  • „la 3/2 din val”: lungimea conductorului egală cu 3λ / 2.

În funcție de dispunerea firului conductor radiant:

  • „liniar” dacă firul de plumb este o linie dreaptă perpendiculară pe sursa de alimentare.
  • "neliniar" dacă segmentul nu este drept sau un "dipol pliat" sau V. inversat

Prin urmare, lungimea conductorului radiant al dipolului este strâns legată de parametrii de funcționare / aplicație în ceea ce privește frecvența și, prin urmare , lungimea de undă a undei electromagnetice radiate / capturate: cu cât lungimea conductorului este mai mare, cu atât este mai mare lungimea undei d este mai mică decât frecvența centrală de funcționare a undei recepționate / emise și invers. Cu toate acestea, datorită implementărilor particulare este posibil să se obțină antene dipol care radiază / primesc diferite benzi centrate pe frecvențele rezonante respective, ca în cazul antenelor pentru telefoanele mobile .

Dacă combină mai multe elemente sau dipoli aliniați de-a lungul unei axe, veți obține o „antenă matrice”.

Caracteristici

Antena dipol toroidală tipică în formă de radiație; se remarcă omnidirecționalitatea aproape totală

Caracteristica fundamentală a dipolului este puternica „omnidirecționalitate” a iradierii / recepției „modelului său de radiație” cu radiații zero numai în jurul extremelor axei dipolului: această caracteristică poate fi exploatată în multe tipuri de aplicații ale comunicațiilor radio. Caracteristicile aproximative ale cvasi-omnidirecționalității pot fi crescute în continuare prin recurgerea la mai multe antene dipolare, de exemplu cu 3 dipoli, fiecare dintre ele dispuse de-a lungul unei axe carteziene.

Realizare

Dipolul este împărțit în două ramuri liniare de lungime egală conectate între ele în partea centrală, de la care semnalul este preluat printr-un cablu coaxial și este adus la dispozitivul sursă în caz de transmisie sau receptor în caz de recepție. Lungimea dipolului conductorului care măsoară în total aproximativ jumătate din lungimea de undă , în cazul dipolului cu jumătate de undă, corespunzătoare frecvenței utilizate. De exemplu, dacă doriți să creați un dipol pentru a asculta posturile de transmisie în banda de 31 m (banda de frecvență de la 9400 la 9900 kHz), lungimea antenei (calculată pentru centrul benzii de transmisie) trebuie să fie de aproximativ 15, 5 m.

O antenă simplă dipol, cu jumătate de undă

Conexiunea radio la aparat se realizează în mod normal cu un cablu coaxial, care este o linie dezechilibrată, în timp ce antena dipol este echilibrată și pentru a adapta cele două linii este de obicei interpus un balun . Absența balunului ar face ca învelișul cablului coaxial să fie parte a antenei, modificând lobul radiației și provocând interferențe în echipamentul plasat în vecinătatea liniei. Pentru a obține performanțe bune cu această antenă, atât în ​​transmisie cât și în recepție, aceasta trebuie poziționată la o înălțime de cel puțin o jumătate de lungime de undă.

Exemplu de sistem directiv de antene Yagi (numit și cortină) pentru difuzare , un sistem este compus din 2 sau mai multe antene conectate între ele prin cuplaje; Antenele direcționale Yagi constau dintr-un dipol și unul sau mai multe elemente reflector și director

Dipolul poate fi orientat orizontal, vertical sau poate fi și înclinat față de sol (în acest caz vom vorbi despre un dipol V inversat). Orientarea determină polarizarea câmpului electromagnetic transmis și semnalul maxim este obținut atunci când polarizarea antenei de recepție este identică cu cea a antenei de transmisie (adaptare la polarizare). Dacă diferența dintre cele două polarizări este de 90 de grade, are pierderea maximă, egală cu aproximativ 20 dB (adică 99% din semnalul potențial). Polarizarea corectă este importantă doar pentru comunicațiile pentru undele solului sau reflexia lunară, deoarece ionosfera schimbă polarizarea semnalelor într-un mod aleatoriu și, prin urmare, nu este un factor critic pentru comunicațiile pe unde scurte (HF).

Plierea dipolului are, de asemenea, efecte asupra potrivirii impedanței dintre dipol și aceeași linie de alimentare. Impedanța caracteristică a dipolului este de fapt de aproximativ 75 Ohm , atunci când brațele sale sunt poziționate paralel cu planul de masă sau cu solul, în cazul benzilor HF, și având în vedere că cablurile coaxiale normale utilizate pentru alimentarea acestui tip de antene în schimb, au o impedanță caracteristică de aproximativ 52 ohmi, avem tendința de a modifica poziția elementelor astfel încât să formeze unghiuri mai mici de 180 ° (dipol V inversat) pentru a obține adaptarea: aducându-le la 120 ° avem o impedanță în punctul de putere aproape de 52 ohmi, scăderea unghiului scade în continuare la 35 ohmi. În cazuri particulare, pentru a apropia impedanța caracteristică de 52 ohmi, se utilizează adaptoare de impedanță care sunt de obicei inserate în punctul de alimentare de la antenă, dar dacă acest lucru este posibil, adaptoarele pot fi amplasate în punctul de origine al frecvenței radio deci pentru a oferi emițătorului impedanța corectă, dar lăsând antena nepotrivită electric, obținându-se astfel o performanță sau o eficiență slabă. În plus față de reducerea impedanței, prin înclinarea ramurilor dipolului se obține o scădere a frecvenței de rezonanță și a lățimii de bandă a antenei și a lungimii dipolului trebuie scăzută.

Deoarece uneori există dificultăți practice în a face cele două brațe dipol menținute separate una de cealaltă cu sursa de alimentare în centru, folosind așa-numita metodă de imagine este posibil să înlocuiți un braț dipol cu ​​o suprafață metalică sau un set de brațe metalice aranjate pe un plan de suprafață perpendicular pe celălalt braț al dipolului obținându-se astfel într-un mod mai versatil un "monopol" (acesta este cazul antenelor vehiculelor rutiere) care are caracteristici de echivalență în ceea ce privește iradierea dipolului original cu singura diferență că puterea electromagnetică radiată, cu aceeași intensitate de curent, este înjumătățită.

Aplicații

Excelenta caracteristică dipol omnidirecțională este utilizabilă în transmisie în toate tipurile de difuzare , transmisie și recepție în transmisii (gândiți-vă la antenele radio care recepționează mașinile), în rețelele celulare se află în cele mai simple tipuri de stații radio de bază atât în ​​receptoare, cât și în telefoanele mobile. să trimită și să primească din orice poziție de pe BTS, în telefoane fără fir acasă, în sisteme radio walkie-talkie , la antenele de recepție pentru televizoare care nu sunt conectate la antenele obișnuite de recepție a televizorului pe acoperișuri, în porțile de automatizare a sistemelor, de la radio amator etc. .

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Thesaurus BNCF 40108 · GND (DE) 7550846-1