Τι είναι η κεραία μισού κύματος Dipole / κεραία;

Η κεραία διπόλου μισού μήκους κύματος, της κεραίας διπολικού μισού κύματος είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη έκδοση της δημοφιλούς κεραίας διπόλων.

Το μισό κύμα δίπολο είναι η πιο δημοφιλής έκδοση της διπολικής κεραίας ή κεραίας.

Όπως υποδηλώνει το όνομα, το δίπολο μισού κύματος έχει μήκος μισό κύμα. Αυτό είναι το μικρότερο μήκος συντονισμού που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ένα συντονισμένο δίπολο. Έχει επίσης ένα πολύ βολικό μοτίβο ακτινοβολίας.

Βασικά δίπολο μισού κύματος
Το δίπολο μισού κύματος σχηματίζεται από ένα αγώγιμο στοιχείο που είναι σύρμα ή μεταλλικός σωλήνας μήκους κύματος ηλεκτρικού μισού. Το μισό κύμα δίπολο τροφοδοτείται κανονικά στη μέση όπου η σύνθετη αντίσταση πέφτει στο χαμηλότερο. Κατ 'αυτόν τον τρόπο, η κεραία αποτελείται από τον τροφοδότη συνδεδεμένο σε στοιχεία μήκους κύματος δύο τετάρτων το ένα στο άλλο.

Θα πρέπει να θυμόμαστε ότι το μήκος του διπόλου μισού κύματος είναι ένα ηλεκτρικό μισό μήκος κύματος για το κύμα που κινείται στους αγωγούς της κεραίας. Αυτό είναι ελαφρώς μικρότερο από το αντίστοιχο μήκος ενός κύματος που ταξιδεύει στον ελεύθερο χώρο καθώς οι αγωγοί κεραίας επηρεάζουν το μήκος κύματος.

Βασική διπολική κεραία μισού κύματος που δείχνει το μήκος του διπόλου σε σχέση με το μήκος κύματος.

Βασική διπολική κεραία μισού κύματος

Τα επίπεδα τάσης και ρεύματος ποικίλλουν κατά μήκος του ακτινοβολούμενου τμήματος της κεραίας. Αυτό συμβαίνει επειδή τα όρθια κύματα είναι ρυθμισμένα κατά μήκος του ακτινοβολούμενου στοιχείου.

Καθώς τα άκρα είναι ανοιχτό κύκλωμα ρεύμα σε αυτά τα σημεία είναι μηδέν, αλλά η τάση είναι στο μέγιστο.

Καθώς το σημείο στο οποίο μετράται αυτές οι ποσότητες απομακρύνεται από τα άκρα, διαπιστώνεται ότι διαφέρουν ημιτονοειδώς: η τάση πέφτει, αλλά το ρεύμα αυξάνεται. Το ρεύμα έπειτα φθάνει στο μέγιστο και η τάση ελάχιστο σε μήκος ίσο με ένα ηλεκτρικό μήκος κύματος τετάρτου από τα άκρα. Δεδομένου ότι είναι δίπολο μισού κύματος, αυτό το σημείο εμφανίζεται στο κέντρο.

Αντίσταση τροφοδοσίας μισού κύματος
Ένα από τα σημαντικότερα ζητήματα με οποιαδήποτε κεραία είναι οι ρυθμίσεις τροφοδοσίας - πώς να μεταφέρετε την ισχύ από τον ίδιο τον τροφοδότη / γραμμή μετάδοσης στην ίδια την κεραία. Αντιστοίχιση αντίστασης, ισορροπημένη ή μη ισορροπημένη και πολλές άλλες πτυχές πρέπει να ληφθούν υπόψη.

Σε πολλές πτυχές το δίπολο μισού κύματος τροφοδοτείται πολύ εύκολα. Ο τροφοδότης είναι συνήθως συνδεδεμένος στο κεντρικό σημείο όπου υπάρχει ένα μέγιστο ρεύμα και μια ελάχιστη τάση. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η κεραία να παρουσιάζει χαμηλή αντίσταση στον τροφοδότη. Αυτό είναι πολύ πιο εύκολο να τροφοδοτηθεί επειδή οι υψηλές τάσεις RF που σχετίζονται με ρυθμίσεις τροφοδοσίας υψηλής σύνθετης αντίστασης μπορεί να παρουσιάσουν πολλά προβλήματα για τροφοδότες και αντίστοιχες μονάδες.

Κυματομορφές ρεύματος και τάσης σε δίπολο μισού κύματος.

Κυματομορφές ρεύματος και τάσης σε δίπολο μισού κύματος

Για διπολική κεραία μήκους μισού ηλεκτρικού κύματος, οι επαγωγικές και χωρητικές αντιδράσεις ακυρώνονται μεταξύ τους με τη συχνότητα συντονισμού. Με τα επαγωγικά και χωρητικά επίπεδα αντίδρασης να ακυρώνουν το ένα το άλλο, το φορτίο καθίσταται καθαρά ανθεκτικό και αυτό καθιστά την τροφοδοσία της κεραίας διπολικού μισού κύματος πολύ πιο εύκολη.

Το δίπολο είναι μια ισορροπημένη κεραία και επομένως απαιτείται μια ισορροπημένη διάταξη τροφοδοσίας. Αυτό θα χρειαζόταν κανονικά μια μορφή δίδυμου ή ισορροπημένου τροφοδότη για να χρησιμοποιηθεί. Ωστόσο, είναι δυνατή η χρήση ομοαξονικού τροφοδότη εάν χρησιμοποιείται balun (ισορροπημένος σε μη ισορροπημένος μετασχηματιστής).

Ο ομοαξονικός τροφοδότης προσφέρει μια πολύ ελκυστική επιλογή όταν το ταίριασμα σύνθετης αντίστασης είναι καλό και δεν υπάρχουν κύματα όρθιας και είναι επίσης πολύ πιο εύκολο να ταιριάξετε με μια έξοδο πομπού που μπορεί να θέλει μόνο να δει ένα φορτίο αντίστασης. Τα φορτία που περιλαμβάνουν αντιδράσεις οδηγούν σε υψηλότερη τάση των σημερινών επιπέδων που ο πομπός μπορεί να μην είναι σε θέση να ανεχθεί.

Η σύνθετη αντίσταση για μια κεραία δίπολου μισού κύματος σε ελεύθερο χώρο είναι διπολική 73 Ω, η οποία παρουσιάζει μια καλή αντιστοίχιση με τον ομοαξονικό τροφοδότη 70Ω και αυτός είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους το ομοαξονικό με αυτήν την αντίσταση επιλέχθηκε για πολλές εφαρμογές.

Ένα δίπολο μισού κύματος τροφοδοτείται συχνά με τροφοδότη 50Ω. Η κεραία παρουσιάζει συχνά μια πολύ καλή αντιστοιχία, επειδή η εγγύτητα άλλων αντικειμένων, όπως η Γη, η τοποθέτηση της κεραίας κ.λπ. σημαίνει ότι η σύνθετη αντίσταση είναι χαμηλότερη από το 73Ω που παρουσιάζει στον ελεύθερο χώρο.

Μισό δίπολο μήκους κύματος
Αν και το όνομα του διπόλου δίνει το κατά προσέγγιση μήκος του, όταν σχεδιάζουμε και κατασκευάζουμε ένα πραγματικό δίπολο, απαιτείται ακριβέστερο μήκος.

Το πραγματικό μήκος του μισού κύματος διπόλου είναι ελαφρώς μικρότερο από το μισό μήκος κύματος στον ελεύθερο χώρο λόγω μιας σειράς εφέ που σχετίζονται με το γεγονός ότι η κυματομορφή RF μεταφέρεται μέσα σε ένα καλώδιο και πιθανότατα όχι σε κενό.

Οι υπολογισμοί για το μήκος της διπολικής κεραίας μισού κύματος λαμβάνουν υπόψη στοιχεία όπως η αναλογία του πάχους ή της διαμέτρου του αγωγού προς το μήκος, η διηλεκτρική σταθερά του μέσου γύρω από το ακτινοβολούμενο στοιχείο και ούτω καθεξής.

Σε ορισμένες περιπτώσεις είναι απαραίτητο να μειωθεί το μήκος μιας διπολικής κεραίας μισού κύματος. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με την προσθήκη ενός επαγωγέα φόρτωσης. Αυτό τοποθετείται στο ακτινοβολούμενο στοιχείο. Λειτουργεί επειδή η διπολική κεραία μπορεί να θεωρηθεί ως κύκλωμα συντονισμού που αποτελείται από πυκνωτή και επαγωγέα. Η προσθήκη επιπρόσθετης επαγωγής θα μειώσει τη συχνότητα συντονισμού, δηλαδή ένα δεδομένο μήκος κεραίας θα αντηχεί σε χαμηλότερη συχνότητα από αυτή που θα ήταν δυνατή αν δεν υπήρχε επαγωγέας. Με αυτόν τον τρόπο είναι δυνατό να μειωθεί το μήκος της κεραίας.

Αυτή η αρχή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για οποιαδήποτε μορφή κεραίας και χρησιμοποιείται συχνά όταν ο χώρος είναι σημαντικό θέμα.

Μοτίβο & κατευθυντικότητα ακτινοβολίας διπολικού μισού κύματος

Είναι δυνατόν να υπολογιστεί το μοτίβο ακτινοβολίας και επομένως να προσδιοριστεί η κατευθυντικότητα.

Όπως θα αναμενόταν, η μέγιστη διπολική κατευθυντικότητα μισού κύματος δείχνει τη μέγιστη ακτινοβολία σε ορθή γωνία με το κύριο καλοριφέρ.

Σε άλλες γωνίες, η γωνία θ στον τύπο μισού κύματος διπόλου παραπάνω μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της έντασης του πεδίου.

Πολικό διάγραμμα μισού κύματος και μοτίβο ακτινοβολίας.

Πολικό διάγραμμα μισού κύματος

Είναι επίσης δυνατό να δείτε το μοτίβο ακτινοβολίας ως προς το επίπεδο που κοιτάζει γύρω από τη διπολική κεραία, δηλαδή στο επίπεδο που κόβει το δίπολο στο πεδίο της μέγιστης ακτινοβολίας.

Διπολικό πολικό διάγραμμα σε ορθή γωνία ως προς τον άξονα της κεραίας.

Σχέδιο ακτινοβολίας με άξονα κεραίας μέσα / έξω από την οθόνη

Όπως φαίνεται, με τον άξονα της κεραίας μέσα / έξω από την οθόνη, το επίπεδο ακτινοβολίας είναι το ίδιο σε όλη την κεραία. Αυτό πρέπει να αναμένεται, καθώς δεν υπάρχει τίποτα να διακρίνει τη μία κατεύθυνση από την άλλη ή να επηρεάσει την ακτινοβολία σε διαφορετικές κατευθύνσεις σε αυτό το επίπεδο.

Πρακτικές συμβουλές
Κατά την ανάπτυξη, το σχεδιασμό και την εγκατάσταση διπολικής κεραίας μισού κύματος, υπάρχουν αρκετές γενικές συμβουλές και συμβουλές που μπορούν να ακολουθηθούν για να διασφαλιστεί η βέλτιστη απόδοση. Αυτά είναι πάνω από τα κανονικά που χρησιμοποιούνται για την εγκατάσταση κεραίας, για παράδειγμα διασφαλίζοντας ότι το ύψος είναι βέλτιστο κ.λπ.

* Χρησιμοποιήστε ισορροπημένο τροφοδότη ή balun:   
Η διπολική κεραία είναι μια ισορροπημένη κεραία. Είναι επομένως απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε έναν ισορροπημένο τροφοδότη, ή εάν πρέπει να χρησιμοποιηθεί ομοαξονικός τροφοδότης, τότε πρέπει να χρησιμοποιηθεί ένα balun - υπάρχουν διάφοροι τύποι που μπορούν εύκολα να κατασκευαστούν.

* Δίπολο μισού κύματος δεν είναι μισό κύμα: Η κεραία διπόλου μισού κύματος δεν έχει το ίδιο μήκος με το μισό μήκος κύματος στον ελεύθερο χώρο. Τα τελικά εφέ σημαίνουν ότι το πραγματικό μήκος που απαιτείται είναι ελαφρώς μικρότερο.

* Τρέχουσες μέγιστες ενότητες:   

Μπορεί να αποδειχθεί ότι οι περιοχές της κεραίας όπου το ρεύμα είναι το μέγιστο συμβάλλουν περισσότερο στην ακτινοβολία / λήψη. Για να διασφαλιστεί η πιο αποτελεσματική λειτουργία, αυτές οι περιοχές πρέπει να είναι απαλλαγμένες από εμπόδια και να έχουν τη βέλτιστη θέση για ακτινοβολία. 

Αυτό ισχύει περισσότερο για κεραίες που χρησιμοποιούνται για χαμηλότερες συχνότητες όπου τα μήκη είναι πολύ μεγάλα. Για κεραίες VHF και UHF, όπου οι κεραίες είναι πολύ μικρότερες, όλο το μήκος του διπόλου είναι πιθανό να έχει παρόμοια «άποψη». Για κεραίες HF, μερικές φορές το κέντρο της κεραίας μπορεί να διατηρηθεί υψηλότερο από τα άκρα και επομένως να έχει καλύτερη πιθανότητα ακτινοβολίας καλύτερου σήματος.

* Μέγιστη τάση στα άκρα της κεραίας:   

Τα σημεία της μέγιστης τάσης βρίσκονται στα άκρα της κεραίας. Εάν χρησιμοποιείται για μετάδοση, βεβαιωθείτε ότι αυτά δεν μπορούν να αγγιχτούν κατά λάθος και βεβαιωθείτε επίσης ότι είναι επαρκώς μονωμένα. Αυτό είναι σημαντικό όταν χρησιμοποιείτε κεραίες σύρματος όπου τα άκρα χρησιμοποιούνται ως σημεία αγκύρωσης. 

Αυτά θα πρέπει επίσης να βρίσκονται μακριά από κοντινά αντικείμενα που μπορούν να δράσουν για να απορροφήσουν ισχύ και να αποσυνδέσουν την κεραία.

Η κεραία διπολικού μισού κύματος είναι πιθανώς οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες μορφές του διπόλου - ακόμη και η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη μορφή κεραίας. Είναι απλό, αποτελεσματικό και μπορεί να ενσωματωθεί ως κινητήριο στοιχείο σε πολλές άλλες μορφές κεραίας από κεραίες Yagi έως παραβολικούς ανακλαστήρες και πολλά άλλα.

Αφήστε μήνυμα 

Λίστα μηνυμάτων