Porównanie dipoli półfalowych: prostego i pętlowego

LABORATORIUM PODSTAW RADIOKOMUNIKACJI TELEKOMUNIKACJA III ROK WTOREK, g. 12.30 Temat : Porównanie dipoli półfalowych : prostego i pętlowego Skład grupy : Michał Kahl
Przemysław Pietruszewski
Cel ćwiczenia : Zbadanie wpływu smukłości dipola na jego charakterystyki i wyznaczenie szerokości pasma pracy dipola półfalowego.
Przebieg ćwiczenia : Badania przeprowadzono dla częstotliwości Dipol prosty dipol umieszczono w płaszczyźnie XoY
zasilanie linią symetryczną (prąd o amplitudzie 1A) dokładnie w środku dipola
badania przeprowadzono dla dipola zbudowanego z materiału bezstratnego (w przypadku zastosowania rzeczywistych parametrów nie da się obliczyć SWR dla pierwszego przypadku, gdyż rezystancja bardzo cienkiego drutu aluminiowego jest tak duża, że prąd płynie jedynie w części dipola - antena zachowuje się jak dipol krótki)
nawet dla niezwykle cienkiego ( ) dipola uwzględnienie współczynnika skrócenia odgrywa pewną rolę (która wzrasta wraz ze wzrostem grubości pręta). Długość dipola można obliczyć ze wzoru :
, gdzie to współczynnik skrócenia
Poniższa tabela przedstawia wartości współczynnika i długość po jego uwzględnieniu w zależności od grubości dipola (dla ).:
d[mm] k L[mm] 0,000001
0,9847
340,103
0,1
0,9631
332,643
1
0,9487
327,670
2
0,9418
325,286
4
0,9327
322,143
8
0,9203
317,860
16
0,9023
311,643
20
0,8947
309,019
zmiana grubości pręta bardzo nieznacznie wpływa na charakterystykę promieniowania dipola - wzmocnienie utrzymuje się w przedziale 2,12 - 2,14 dBi, a kąt połowy mocy w przedziale 78 - 78,4°. Obrazuje to poniższy rysunek, odpowiednio dla i :
Rysunek 1 - Charakterystyki promieniowania dla grubości d = 0,000001 mm i d = 20 mm istotne zmiany zachodzą w przypadku współczynnika fali stojącej SWR. Zwiększanie grubości dipola powoduje "wypłaszczanie" wykresu SWR. Dla dużej smukłości tylko w niewielkim przedziale częstotliwości. Wraz z jej zmniejszaniem rośnie przedział w którym SWR przyjmuje małe wartości. Ilustruje to poniższy rysunek (dla i ) :
Rysunek 2 - Wykres współczynnika SWR dla d = 0,000001 mm i d = 8 mm Oczywiście cała analiza SWR została przeprowadzona dla dipola zasilanego linią o impedancji , gdyż tylko wtedy linia jest dopasowana do anteny (impedancja wejściowa dipola półfalowego wynosi właśnie ok. . Analiza dla pozwala zobaczyć jak ważne jest dopasowanie linii do anteny - w tym przypadku minimum SWR jest większe niż dla linii dopasowanej, praktycznie na przyjętej przez nas granicy

(…)

… wytwarza pole które działa na element główny itd. :
Rysunek 9 - Rozkłady prądów w elementach dipola
podobieństwo do anteny Yagi nie jest przypadkowe. Widać to dobrze na charakterystykach promieniowania. Zysk kierunkowy jest większy po stronie elementu pasywnego, który działa podobnie jak tzw. direktor w antenie Yagi (jest on wtedy krótszy od elementu aktywnego) :
Rysunek 10 - Charakterystyka…
… przez EZNEC - ma to swoje odbicie choćby w wykresie współczynnika SWR)
Rysunek 5 - Charakterystyki kierunkowe dla dipoli pętlowych o rozstawie 5, 20, 40 i 70 mm
Podobnie jak w przypadku dipola prostego, zmiany charakterystyk są niewielkie (zysk kierunkowy ok. 2,6 dBi, kąt połowy mocy ok. 78°), daje się jedynie zauważyć zmiana zysku na kierunku minimalnego promieniowania. W odróżnieniu od dipola prostego…
... zobacz całą notatkę