DSC03970

ANTENY PROSTOLINIOWE

Aujpipiw

0|Dl{3!W

202 9.1.2. Dipol pędowy

Bardzo użyteczną anteną jest dipol pętlo wy pokazany na rys. 9.10, składający się z dwóch równoległych dipoli połączonych na końcach i zasilanych w środku jednego z nich. Odległość między dipolami d jest znacznie mniejsza od ich długości L. Zaletą dipola pętlowego jest większa impedancja wejściowa i nieco szersze pasmo pracy. Ze względu na rozkład napięcia i prądu można go galwanicznie uziemić na środku, co chroni urządzenia elektroniczne przed wyładowaniami atmosferycznymi i elektrostatycznymi. Dipol pętlowy jest zwykle elementem aktywnym w antenach Yagi.

Dipol pętlowy możemy traktować jako niesymetryczną linię transmisyjną z nierównymi prądami. Jego analiza polega na rozłożeniu prądu w antenie na dwa rodzaje pracy: rodzaj linii transmisyjnej oraz rodzaj antenowy. Oba rodzaje są zilustrowane na rys. 9.11. Prądy w rodzaju linii transmisyjnej wytwarzają pola mające tendencję do redukcji w strefie dalekiej ze względu na małe d. Impedancja wejściowa tego rodzaju jest dana wzorem na impedancję zwartej linii transmisyjnej:

(9.27)

gdzie Z_e jest impedancją charakterystyczną linii. W rodzaju antenowym pola wytwarzane przez jednakowo skierowane prądy wzmacniają się. W tym rodzaju ładunki nie odbijają się od końców anteny i nie wracają do wejścia jak w dipolu prostym, co powoduje dwukrotne zwiększenie prądu wejściowego dla długości rezonansowych. Dla rodzaju antenowego zatem prąd wejściowy jest równy połowie prądu wejściowego dipola prostego. Załóżmy, że do wejścia dipola pętlowego przyłożyliśmy napięcie U. Wypadkowe zachowanie anteny jest określone

■Kg

IB

pp

Rys. 9.10. Dipol pętlowy

W

PI

Rys. 9.11. Rodzaj linii transmisyjnej (a) i rodzaj antenowy - (b)    (b) w dipolu pędowym

Rys. 9.12. Wzbudzanie poszczególnych rodzajów w dipolu pędowym: a) rodzaj antenowy, b) rodzaj linii transmisyjnej

superpozycją obwodów zastępczych dla poszczególnych rodzajów (rys. 9.12). Zwróćmy uwagę, że po nałożeniu obu schematów na siebie i zsumowaniu napięć, na zaciskach wystąpi U, a po prawej stronie napięcie wyniesie 0 jak w antenie rzeczywistej. Prąd dla rodzaju linii transmisyjnej wynosi

(9.28)

_ U/2 _ U ^T~ Zr 1 2Z,

Dla rodzaju antenowego całkowity prąd jest sumą prądów składowych i wynosi 1_A. Pobudzenie tego prądu zapewnia źródło U/2, zatem prąd w antenie wynosi

(9.29)

U

^1a~ Z_d 1 2Z_d

gdzie Z_D jest w pierwszym przybliżeniu impedancją wejściową dipola prostego wykonanego z przewodu o takiej samej średnicy. Całkowity prąd po lewej stronie (na zaciskach) dipola pętlowego wynosi I_T+I_A/2, co przy napięciu U na zaciskach daje impedancję wejściową dipola równą

Z_we

U

RS

(9.30)

Wstawiając (9.28) i (9.29) do (9.30) dostajemy

(9.31)

4Z_rZ_p

- Zt + 2Z_d

Rozważmy jako przykład najczęściej używany pętlowy dipol półfalowy, dla którego L = XJ2, Zr = jZ,. tg[(2tiA.) (A74)] = jZ_c tg(rc/2) = oo. Wstawiając te dane do równania (9.31) otrzymujemy

(9.32)

Z_wc = 4Z_d

Pętlowy dipol półfalowy ma czterokrotnie większą impedancję niż dipol prosty dzięki temu, że występuje bardzo silne sprzężenie między dipolami składowymi i transformacja impedancji. Ponieważ dipol półfalowy w rezonansie ma tylko część rzeczywistą impedancji (ok. 70 Q), podobnie zachowuje się dipol pętlowy.