Was ist eine Halbwellendipolantenne / Antenne?

Die Halbwellenlängen-Dipolantenne der Halbwellendipolantenne ist die am weitesten verbreitete Version der beliebten Dipolantenne.

Der Halbwellendipol ist die beliebteste Version der Dipolantenne oder Antenne.

Wie der Name schon sagt, ist der Halbwellendipol eine halbe Wellenlänge lang. Dies ist die kürzeste Resonanzlänge, die für einen Resonanzdipol verwendet werden kann. Es hat auch ein sehr bequemes Strahlungsmuster.

Grundlagen des Halbwellendipols
Der Halbwellendipol wird aus einem leitenden Element gebildet, das ein Draht oder eine Metallröhre ist, die eine elektrische halbe Wellenlänge lang ist. Der Halbwellendipol wird normalerweise in der Mitte gespeist, wo die Impedanz auf den niedrigsten Wert fällt. Auf diese Weise besteht die Antenne aus dem Feeder, der mit zwei viertel Wellenlängenelementen in einer Linie miteinander verbunden ist.

Es ist zu beachten, dass die Länge des Halbwellendipols eine elektrische Halbwellenlänge für die in den Antennenleitern verlaufende Welle ist. Dies ist etwas kürzer als die äquivalente Länge einer Welle, die sich im freien Raum bewegt, da die Antennenleiter die Wellenlänge beeinflussen.

Grundlegende Halbwellendipolantenne, die die Länge des Dipols in Bezug auf eine Wellenlänge zeigt.

Grundlegende Halbwellendipolantenne

Die Spannungs- und Strompegel variieren entlang der Länge des Strahlungsabschnitts der Antenne. Dies tritt auf, weil stehende Wellen entlang der Länge des Strahlungselements aufgebaut werden.

Da die Enden im Leerlauf sind, ist der Strom an diesen Punkten Null, aber die Spannung ist maximal.

Wenn sich der Punkt, an dem diese Größen gemessen werden, von den Enden wegbewegt, wird festgestellt, dass sie sinusförmig variieren: die Spannung fällt, aber der Strom steigt. Der Strom erreicht dann ein Maximum und die Spannung ein Minimum bei einer Länge, die einer elektrischen Viertelwellenlänge von den Enden entspricht. Da es sich um einen Halbwellendipol handelt, tritt dieser Punkt in der Mitte auf.

Halbwellendipolspeisungsimpedanz
Eine der wichtigsten Überlegungen bei jeder Antenne sind die Einspeisungsanordnungen - wie die Leistung von der Einspeisung / Übertragungsleitung in die Antenne selbst übertragen wird. Impedanzanpassung, ausgeglichen oder unsymmetrisch und viele andere Aspekte müssen berücksichtigt werden.

In vielerlei Hinsicht ist der Halbwellendipol sehr einfach zu speisen. Der Abzweig ist normalerweise mit dem Mittelpunkt verbunden, an dem ein Strommaximum und ein Spannungsminimum vorhanden sind. Dies führt dazu, dass die Antenne dem Abzweig eine niedrige Impedanz aufweist. Dies ist viel einfacher zu speisen, da die hohen HF-Spannungen, die mit hochohmigen Speiseanordnungen verbunden sind, viele Probleme für Feeder und Anpassungseinheiten darstellen können.

Strom- und Spannungswellenformen auf einem Halbwellendipol.

Strom- und Spannungswellenformen auf einem Halbwellendipol

Bei einer Dipolantenne mit einer elektrischen halben Wellenlänge heben sich die induktiven und kapazitiven Reaktanzen bei der Resonanzfrequenz gegenseitig auf. Wenn sich die induktiven und kapazitiven Reaktanzpegel gegenseitig aufheben, wird die Last rein ohmsch und dies erleichtert die Speisung der Halbwellendipolantenne erheblich.

Der Dipol ist eine symmetrische Antenne und daher ist eine symmetrische Speiseanordnung erforderlich. Dies würde normalerweise eine Form von Doppel- oder Ausgleichszuführung erfordern, um verwendet zu werden. Es ist jedoch möglich, einen Koaxial-Feeder zu verwenden, wenn ein Balun (symmetrischer zu unsymmetrischer Transformator) verwendet wird.

Die koaxiale Einspeisung bietet eine sehr attraktive Option, wenn die Impedanzanpassung gut ist und keine stehenden Wellen vorhanden sind, und es ist auch viel einfacher, sie an einen Senderausgang anzupassen, der möglicherweise nur eine ohmsche Last sehen möchte. Lasten, die Reaktanzen enthalten, führen zu einer höheren Spannung der Strompegel, die der Sender möglicherweise nicht tolerieren kann.

Die Impedanz für eine Halbwellendipolantenne im freien Raum beträgt Dipol 73 Ω, was eine gute Übereinstimmung mit der 70 Ω-Koaxialzuführung darstellt, und dies ist einer der Gründe, warum Koax mit dieser Impedanz für viele Anwendungen gewählt wurde.

Ein Halbwellendipol wird häufig mit einem 50Ω-Feeder gespeist. Die Antenne passt oft sehr gut zu dieser, da die Impedanz aufgrund der Nähe zu anderen Objekten wie der Erde, der Antennenmontage usw. unter die 73 Ω gesenkt wird, die sie im freien Raum aufweist.

Halbwellendipollänge
Obwohl der Name des Dipols seine ungefähre Länge angibt, wird beim Entwerfen und Bauen eines echten Dipols eine genauere Länge benötigt.

Die tatsächliche Länge des Halbwellendipols ist im freien Raum etwas kürzer als eine halbe Wellenlänge, da eine Reihe von Effekten damit verbunden sind, dass die HF-Wellenform innerhalb eines Drahtes und höchstwahrscheinlich auch nicht im Vakuum übertragen wird.

Berechnungen für die Länge der Halbwellendipolantenne berücksichtigen Elemente wie das Verhältnis der Dicke oder des Durchmessers des Leiters zur Länge, die Dielektrizitätskonstante des Mediums um das Strahlungselement usw.

In einigen Fällen ist es notwendig, die Länge einer Halbwellendipolantenne zu verkürzen. Dies kann durch Hinzufügen eines Ladeinduktors erreicht werden. Dies wird in das Strahlungselement gelegt. Dies funktioniert, weil die Dipolantenne als Resonanzkreis betrachtet werden kann, der aus einem Kondensator und einer Induktivität besteht. Das Hinzufügen einer zusätzlichen Induktivität verringert die Resonanzfrequenz, dh eine gegebene Antennenlänge schwingt mit einer niedrigeren Frequenz als der, die möglich wäre, wenn kein Induktor vorhanden wäre. Auf diese Weise ist es möglich, die Länge der Antenne zu verkürzen.

Dieses Prinzip kann für jede Art von Antenne verwendet werden und wird häufig verwendet, wenn der Platz eine wichtige Rolle spielt.

Halbwellendipolstrahlungsmuster & Richtwirkung

Es ist möglich, das Strahlungsmuster zu berechnen und damit die Richtwirkung zu bestimmen.

Wie zu erwarten ist, zeigt die maximale Halbwellendipolrichtwirkung die maximale Strahlung im rechten Winkel zum Hauptstrahler.

Bei anderen Winkeln kann der Winkel & thgr; in der obigen Halbwellendipolformel verwendet werden, um die Feldstärke zu bestimmen.

Halbwellendipol-Polardiagramm und Strahlungsmuster.

Halbwellendipol-Polardiagramm

Es ist auch möglich, das Strahlungsmuster in Bezug auf die Ebene zu betrachten, die um die Dipolantenne herum schaut, dh in der Ebene, die den Dipol in seinem Feld maximaler Strahlung schneidet.

Dipol-Polardiagramm im rechten Winkel zur Antennenachse.

Strahlungsmuster mit Antennenachse im / außerhalb des Bildschirms

Wie zu sehen ist, ist mit der Achse der Antenne in / aus dem Bildschirm der Strahlungspegel rund um die Antenne gleich. Dies ist zu erwarten, da es in dieser Ebene nichts gibt, was eine Richtung von einer anderen unterscheiden oder die Strahlung in verschiedene Richtungen beeinflussen könnte.

Praktische Tipps
Beim Entwickeln, Entwerfen und Installieren einer Halbwellendipolantenne gibt es eine Reihe allgemeiner Hinweise und Tipps, die befolgt werden können, um die optimale Leistung sicherzustellen. Diese liegen über den normalen Werten, die für die Antenneninstallation verwendet werden, z. B. um sicherzustellen, dass die Höhe optimal ist usw.

* Verwenden Sie einen ausgewogenen Feeder oder Balun:   
Die Dipolantenne ist eine symmetrische Antenne. Es ist daher notwendig, einen ausgeglichenen Feeder zu verwenden, oder wenn ein koaxialer Feeder verwendet werden muss, muss ein Balun verwendet werden - es gibt verschiedene Typen, die leicht konstruiert werden können.

* Halbwellendipol ist keine Halbwelle: Eine Halbwellendipolantenne hat nicht die gleiche Länge wie eine halbe Wellenlänge im freien Raum. Endeffekte bedeuten, dass die tatsächlich erforderliche Länge etwas kürzer ist.

* Aktuelle maximale Abschnitte:   

Es kann gezeigt werden, dass die Bereiche der Antenne, in denen der Strom maximal ist, am meisten zur Strahlung / zum Empfang beitragen. Um einen möglichst effektiven Betrieb zu gewährleisten, sollten diese Bereiche frei von Hindernissen sein und die optimale Position für die Strahlung erhalten. 

Dies gilt am besten für Antennen, die für niedrigere Frequenzen verwendet werden, bei denen die Längen sehr lang sind. Bei VHF- und UHF-Antennen, bei denen die Antennen sehr viel kürzer sind, hat die gesamte Länge des Dipols wahrscheinlich eine ähnliche "Ansicht". Bei HF-Antennen kann die Mitte der Antenne manchmal höher als die Enden gehalten werden und daher eine bessere Chance haben, ein Signal besser abzustrahlen.

* Spannungsmaxima an den Antennenenden:   

Die Punkte der maximalen Spannung befinden sich an den Enden der Antenne. Stellen Sie bei der Übertragung sicher, dass diese nicht versehentlich berührt werden können, und stellen Sie sicher, dass sie ausreichend isoliert sind. Dies ist wichtig, wenn Drahtantennen verwendet werden, bei denen die Enden als Ankerpunkte verwendet werden. 

Diese sollten sich auch nicht in der Nähe von Objekten befinden, die Strom absorbieren und die Antenne verstimmen können.

Die Halbwellendipolantenne ist möglicherweise die am weitesten verbreitete Form des Dipols - sogar die am weitesten verbreitete Antennenform. Es ist einfach, effektiv und kann als angetriebenes Element in viele andere Antennenformen eingebaut werden, von Yagi-Antennen bis hin zu Parabolreflektoren und vielem mehr.

Hinterlass eine Nachricht 

Nachrichtenliste