10.2 Půlvlnný dipól

Základní teorie

Dipólová anténa, zkonstruována Heinrichem Hertzem okolo roku 1886, typicky sestává z dvou čtvrtvlnných ramen (celková délka je λ/2) a s napájecí štěrbiny. Je to nejjednodušší prakticky realizovatelná anténa

Obr. 10.2A.1

Drátový model dipólu

Stojatá vlna na rameni dipólu dlouhém λ/4 vytvoří maximální rozdíl potenciálu, pokud je jeden konec ramene v uzlu a jeden v kmitně vlny. Uvažujeme-li harmonické rozložení proudu, lze proudové rozložení způsobené rozdílem potenciálů vyjádřit jako

I = I_{0} e^{j ω t} \cos (k l)

( 10.2A.1 )

Ve výše uvedeném vztahu značí I₀ proud v kmitně, ω je úhlový kmitočet a t čas, k je vlnové číslo a l značí délku ramene dipólu.

Intenzita elektrického pole ve vzdálené oblasti může být spočítáno podle

E_{θ} = \frac{- j I_{0}}{2 π ε_{0} c r} \frac{\cos (\frac{π}{2} \cos θ)}{\sin θ} e^{j (ω t - k r)}

( 10.2A.2 )

Zde E_θ značí příslušnou složku intenzity elektrického pole, ε₀ je permitivita vakua, c značí rychlost světla ve vakuu, r je vzdálenost fázového středu antény od bodu pozorování, θ je úhel měřený od osy dipólu a význam ostatních symbolů byl již vysvětlen.

Na níže uvedených obrázcích jsou vykresleny kmitočtové průběhy poměru stojatých vln a vstupní impedance dipólu (l = 19,64 m). Půlvlnná resonance nastává na kmitočtu f = 3,68 MHz.

Obr. 10.2A.2

Kmitočtová závislost poměru stojatých vln půlvlnného dipólu (l = 19,64 m)

Obr. 10.2A.3

Kmitočtová závislost vstupní impedance půlvlnného dipólu (l = 19,64 m)

Na obr. 10.2A.4 je vykreslena směrová charakteristika dipólu v půlvlnné rezonanci. Směr maximálního záření je kolmý na osu dipólu. Ve směru osy dipólu anténa nezáří. Protože je anténa umístěna nad vodivým povrchem, vyzařování směřuje pouze do poloprostoru nad tímto povrchem.

Obr. 10.2A.4

Směrová charakteristika půlvlnného dipólu nad vodivou rovinou ve výšce h = 20 m (l = 19,64 m, f = 3,68 MHz)