Излучение дипольной антенны
Автор: Джон Сью.
Рассмотрим излучение дипольной антенны в свободном пространстве.
Так как диполь расположен близко к земле, изменения диаграммы направленности (ДН), и сопротивление в точке питания также меняется. Эти изменения могут облегчить задачу создания дипольной антенны для связи. И, тщательный отбор положения дипольной антенны над землей может сделать его сопротивление в точности совпадающим с сопротивлением используемой фидерной линии.
Одим из интересных аспектов антенн является то, что их по-прежнему считают "магическими". Много людей участвуют в их разработке, установке и эксплуатации антенны. В цифровой электронике всё "подключи и играй".
Много путаницы существует насчёт ДН антенн. В частности, теорию горизонтального диполя не понимают большинство из тех, кто его использует. Принято считать, что горизонтальный диполь имеет ДН, которая является направленной. ДН излучает в сторону горизонта, перпендикулярно к линии антенны. Это верно только в идеальном случае.
Рассмотрим диполь размером 1,5 длины волны. Наблюдаем меньше нулей и боковых лепестков, но ДН не обязательнонаправлена в нужном направлении.
Далее рассмотрим диполь высотой 1,25 длины волн. Главный вертикальный лепесток ДН направлен назад, и нулей и боковых лепестков меньше, но все же не ожидается идеальной картины.
Далее изучим диполь высотой, равной 1 длине волны. Боковых лепестков ДН наблюдается меньше, чем впредыдущем варианте, предыдущие лепестки ДН объединились и исчезли.
Наконец ДН становится такой, какой должна быть. Но, вместо того, чтобы ДН была направлена к горизонту, максимум ДН повёрнут на около 30 градусов (или 28 градусов). Однако, дбоковые лепестки ДН являются достаточно широкими, чтобы есть значительные силы сигнала от примерно десять градусов до 55 градусов высота - 6 дБ вниз точек на доли.
При высоте диполя, равной 0,25 длине волны все боковые изадние лепестки ДН объединились. Наблюдается один широкий максимум ДН, направленный вверх.
Это ДН, которая обычно используется для операций NVIS. NVIS означает Рядом вертикальном падении Skywave. Ниже некоторой критической частоты (которая зависит от плотности ионизации в ионосфере), сигнал направлен прямо вверх будет отражено обратно в районе рядом с передатчиком. Это может позволить связи в пределах 100-200 миль от передатчика, площадь обычно пропускаются на сигналы, передаваемые от дипольного излучения при более низких углов (порождаемые высшими позиции над землей). NVIS антенны, как правило, повышенный примерно в 0,1 до 0,25 длины волны над землей.
При высоте диполя, равной 0,1 длины волны, мы видим один лепесток ДН ещё более выраженно направлен вверх, с 6 точки дБ в настоящее время на около 25 градусов. Это, как оказывается, очень хорошо для NVIS антенны. Но есть ещё один фактор, участвующий в сопротивлении антенны.
Обратите внимание, что эта модель имеет и низким углом лопастями и широкие вертикальные лопасти. Вертикальной доля составляет около 2 дБ ниже малоугловых долей, почти незначительная разница в силе сигнала.
Вполне возможно, что диполь высотой 0,75 длины волны высотой над землей является лучшим из всех возможных устройств, обеспечивая как DX связи и NVIS одновременно.
Дипольное сопротивление. Этот ещё один фактор должен быть обсуждён. Точки питания антенны сопротивлением импеданса дипольной антенны варьируется в зависимости от его высоты над землей.
Для каждого отдельного расчёта, длина антенны была скорректирована с учётом лучших СВР, используя 50 Ом в качестве опорного сопротивления.
Отметим, случай, где высота антенны 20% и 15% длины волны. Если мы специально для расчёта 50 Ом, мы обнаружим, что, при высоте антенны 16,7% от длины волны с длиной волны 47,4%, мы получаем антенны инсталлятора, который точно соответствует 50 Ом.
Это не идеальная антенна DX, но она дает хороший уровень сигнала при достаточно малых углах (6 дБ вниз и на 20 градусов угол по месту).
Следует отеметь преимущество дипольной антенны с высотой на 0,25 от длины волны, оно заключаетсяв том, что есть соответствие до 50 Ом. Кроме того, она обеспечивает очень широкие NVIS сигнала. Это выглядит как хороший компромисс между этими двумя режимами, и это довольно легко установить на частотах выше 10 МГц. На более низких частотах, высота над землей становится задачей, требующей поддержки.