Dipólus (antenna)

A dipólus mint nyitott rezgőkör

A dipólus szimetrikus táplálású sugárzó, a betáplálás a sugárzó középpontjában történik oly módon, hogy a két félsugárzót fázisban 180° -kal eltolt váltófeszültséggel tápláljuk. Koaxiális táplálás esetén a kábel és a dipólus közé szimmetrizáló elemet kell bekötni. Szimmetrizálás nélkül a földpontra kötött félsugárzó ellensúlyként működik, ilyenkor 25% jelszintveszteséggel kell számolni. A dipólust, mint nyílt rezgőkört a következőképp képzelhetjük el:

• az induktív komponenst a két félsugárzó hosszának összegéből származtatjuk, mivel az egyenes vezetőnek van induktivitása.
• a kapacitív összetevőt a két félsugárzó felülete között létrejövő szórt kapacitás adja, vagyis ha nyílt rezgőkörként fogjuk fel, akkor a kondenzátor fegyverzetét a két félsugárzó felülete adja.
• rezisztív összetevők: a két félsugárzó ellenállása, sugárzási ellenállás, veszteségi ellenállás

Belátható, hogy pontos kiszámítása meglehetősen számításigényes, hiszen minél pontosabb értéket akarunk számolni, annál több részre kell felbontanunk rendszert.

Méretezése, tulajdonságai

Rezonancia a dipóluson

A dipólus akkor van rezonanciában, ha a hossza megegyezik a talppontjára kapcsolt váltófeszültség hullámhosszának felével, vagy annak egész számú többszörösével.

$h_{R}=kn{\frac {\lambda }{2}}$

• hR – rezonáns hossz (m)
• λ – a talppontba táplált váltófeszültség hullámhossza
• n – egész szám
• k – rövidítési tényező

A dipólus kapacitása

$C={\frac {55.6}{\ln {\frac {(kh)^{2}}{3r^{2}}}}}$

• r – a dipólusvezető sugara (m)
• h – a dipólus hosszúsága (m)
• k – rövidítési tényező
• C – a monopólus kapacitása (pF)

A dipólus induktivitása

$L_{0}=0.2ln{{\biggl (}{\frac {kh}{r}}{\biggr )}}$

• r – a dipólusvezető sugara (m)
• h – a dipólus hosszúsága (m)
• k – rövidítési tényező
• L – a dipólus induktivitása (μH)

A dipólus hullámimpedanciája

$Z_{0}={\sqrt {\frac {L}{C}}}$

• L – a dipólus induktivitása (H)
• C – a dipólus kapacitása (F)
• Z₀ – a dipólus hullámimpedanciája (Ω)

A dipólus rövidítése és hosszabbítása

A monopólushoz hasonlóan a dipólus is hosszabbítható vagy rövidíthető, itt azonban mindkét féldipólus talppontjába azonos induktivitású tekercset kell beiktatni. A féldipólusba iktatandó tekercs induktivitása az alábbi módon számítható:

$L_{h}={\frac {{\frac {\lambda Z_{0}}{1886}}ctg{\biggl (}{\frac {360h}{\lambda }}{\biggr )}}{2}}$

• λ – a betáplált feszültség hullámhossza (m)
• h – a dipólus hossza (m)
• Z₀ – a dipólus hullámellenállása (Ω)
• L_h – a beiktatandó hosszabbítótekercs induktivitása (μH)

A dipólus rövidítése rövidítőkondenzátorral lehetséges, melyet a dipólus talppontjával párhuzamosan kapcsolunk. Értéke az alábbi módon számítható:

$C_{r}={\frac {530\lambda }{Z_{0}ctg{\biggl (}{\frac {360h}{\lambda }}{\biggr )}}}$

• λ – a betáplált feszültség hullámhossza (m)
• h – a dipólus hossza (m)
• Z₀ – a dipólus hullámellenállása (Ω)
• C_r – a rövidítőkondenzátor kapacitása (pF)

Feszültség és áramviszonyok a λ/2 hosszúságú dipóluson

Feszültségcsúcs és áramhas a félhullámú dipóluson

Ha λ/2 hosszúságú dipólust λ hullámhossznak megfelelő frekvenciájú váltóárammal megtápláljuk, akkor kialakul a áramhas és a feszültségcsús. Ekkor van a dipólus rezonanciában. Mivel a dipólust szimmetrikusan kell megtáplálni, ezért a táplálás földfüggetlen váltóárammal történik, vagyis a két féldipólra kapcsolt váltóáram fázisa 180°-kal eltér.

A dipólus vezetőkön a talpponttól távolodva egyre nagyobb feszültséget mérhetünk, a legnagyobb feszültséget a dipólus betáplálásával ellentétes végén mérhetjük. A két feszültség ellentétes irányú.

Az árammal fordított a helyzet, az áram a talppont közelében a legnagyobb, attól távolodva csökken, a monopólus végén pedig már nem folyik áram. Az áramirányok ellentétesek.

Dipólusból kialakított, gyakorlatban használt antennák

A dipólusból kialakított antennák alapja leginkább a félhullámú dipólus. A dipólus önmagában is használható antennaként, vízszintesen elhelyezve iránysugárzóként, függőlegesen elhelyezve pedig körsugárzóként alkalmazható.

Egyelemes dipólusok

• félhullámú dipól
• csökkentett méretű dipól
• inverted V
• hajlított dipólus
• kördipólus
• Hertz-féle dipólus

Több dipólusból összekapcsolt antennarendszerek

• emeletes dipól
• dipólfüggöny (pl. orosz fakopáncs)

Parazitasugárzós antennák

• Yagi antennák
• Emeletes yagi

Források

• K. Andrae, F. W. Fussnegger, O. Kronjäger, G. Lesche, W. Lichthardt, O. Morgenroth, W. Müller, K. Rothammel, E. Schneller, K. H. Schubert.szerk.: Hans Joachim Fischer: Rádióamatőrök kézikönyve – Kézi- és segédkönyv rövidhullámú adó- és vevőamatőrök számára [archivált változat] (djvu) (magyar nyelven), Budapest: Műszaki Könyvkiadó. ETO 621.396.72, 621.396.6.029.55/62 [1960] (1962). Hozzáférés ideje: 2024. március 22. [archiválás ideje: 2020. március 7.] „Eredeti mű: AMATEURFUNK, Verlag Sport und Technik, Berlin, 1960”