Půlvlnný dipól

Základním typem resonanční antény (též antény se stojatou vlnou) je zářič o půlvlnné délce. Takový zářič se chová v podstatě jako rezonanční obvod, jehož rezonanční kmitočet nastavujeme délkou zářiče. Při rezonanci vykazuje pouze ohmickou složku vstupní impedance, mimo rezonanci je vstupní impedance komplexní. Je-li délka dipólu kratší než rezonanční, má vstupní impedance kapacitní charakter a při délce větší než rezonanční je charakter induktivní. Přesně vzato, nekonečně tenký přímý vodič ve volném prostoru o délce přesně Lambda půl má uprostřed vstupní impedanci 73,1 ohmů, takže fyzická délka Lambda půl je poněkud delší, než pro přesnou rezonanci. K dosažení rezonance musíme proto délku vodiče zkrátit a koeficient zkrácení pak udává, kolikrát je třeba zkrátit fyzickou délku Lambda půl, aby bylo dosaženo rezonanční délky elektrické Lambda půl.

Pro běžné drátové dipóly na KV pásmech je např. činitel zkrácení zhruba k=0,98. Čím je průměr anténního vodiče větší, tím je činitel zkrácení menší a u VKV antén se běžně pohybuje mezi 0,90 až 0,95. Současně s rostoucí tloušťkou zářiče klesá i jeho vstupní impedance na hodnoty mezi 55 až 65 ohmů. Průběh závislosti činitele zkrácení a vstupní impedance ne na obrázku 1. S klesajícím poměrem l/d se zlepšuje i širokopásmovost zářiče.

závislost činitele zkrácení a vstupní impedance půlvlnného dipólu na poměru l/d Obr #1 – Závislost činitele zkrácení a vstupní impedance půlvlnného dipólu na poměru l/d.

Rozložení proudu a napětí na půlvlnném dipólu je znázorněno na obrázku 2. Na volném konci zářiče vždy vznikne napěťová kmitna a proudový uzel. V místě proudové kmitny, která je uprostřed dipólu, je vstupní impedance nejnižší, teoreticky 73 ohmů, prakticky kolem 60 ohmů. Na konci vyladěného půlvlnného zářiče je vstupní impedance také čistě ohmická a pohybuje se v mezích 1 000 až 5 000 ohmů. Vstupní impedance v jiných místech je vždy komplexní a ohmická složka nabývá nějaké hodnoty mezi uvedenými extrémy.

rozložení proudu a napětí na půlvlnném dipólu Obr #2 – Rozložení proudu a napětí na půlvlnném dipólu.

Vyzařovací diagram půlvlnného dipólu ve vodorovné a svislé rovině je zkonstruován jako průsek těchto rovin s rotačním prstencovým tělesem, viz obrázek 3.

vyzařovací diagram půlvlnného dipólu ve volném prostoru Obr #3 – Vyzařovací diagram půlvlnného dipólu ve volném prostoru.

Ve směru osy zářiče je vyzařování nulové, maximální je ve směrech kolmých k zářiči. Horizontální směrový digram je symetrického osmičkového tvaru. Délka průvodiče např. OB udává relativní velikost vyzařování vůči maximálnímu směru OA. Měřítkem směrovosti je úhel, v němž neklesne výkon elektromagnetického pole o více než o polovinu, tj. o 3 dB a tento úhel, nazývaný též šířka hlavního svazku (laloku) nebo lépe úhel příjmu, se u půlvlnného dipólu rovná uE=78°. V rovině kolmé na osu dipólu má směrový diagram tvar kružnice, vyzařování je tedy v této rovině všesměrové (obrázek 4). Ve skutečnosti je tvar vertikálního směrového diagramu značně ovlivněn zemními odrazy.

vyzařovací diagram půlvlnného dipólu v rovině zářiče a v rovině kolmé Obr #4 – Vyzařovací diagram půlvlnného dipólu v rovině zářiče a v rovině kolmé.