Menu

13.1. A dipólus-sor (kollineáris dipólusok)

 

Ha több félhullámú sugárzót sorban egymás mellé helyezünk, és valamennyi elemet azonos fázisban gerjesztjük, akkor a fő sugárzás iránya ― a félhullámú dipólusra vonatkoztatva ― nem változik. A sugárnyaláb szélessége (nyílásszög) azonban a fő sugárzás irányában tapasztalható megnövekedett kisugárzás következtében lényegesen csökkenni fog. Ezzel együtt jár a félhullámú dipólusra vonatkoztatott megnövekedett nyereség is.

A 13.1. ábrán négy kollineáris dipólusból álló dipólus-sort tüntettünk fel, amelynél az azonos fázisú gerjesztéskor fellépő árameloszlást is fel tüntettük. Valamennyi áram fázisa, iránya és nagysága azonos lesz. A kollineáris sugárzó-rend szereknél a félhullámú dipólusra vonatkoztatva az alábbi antennanyereségek érhetők el:

·        2 félhullámú kollineáris sugárzó 1,8 dB;

·        3 félhullámú kollineáris sugárzó 3,2 dB;

·        4 félhullámú kollineáris sugárzó 4,5 dB;

·        5 félhullámú kollineáris sugárzó 5,4 dB;

·        6 félhullámú kollineáris sugárzó 6,2 dB;

·        7 félhullámú kollineáris sugárzó 6,9 dB;

·        8 félhullámú kollineáris sugárzó 7,5 dB.

További nyereség érhető el akkor, ha az egyes félhullámú elemek térközét λ/4...λ/2 távokra növeljük [lásd a 13.1.(b) ábrát]. Ilyenkor azonban az elemek azonos fázisú gerjesztése nehezen oldható meg, ezért ezt a lehetőséget ritkán alkalmazzuk. A legegyszerűbb dipólus-sor a középen táplált teljeshullámú dipólus. Ennél a két kollineáris félhullámú sugárzót azonos fázisban gerjesztjük, mint a 13.2.(a) ábrán látható árameloszlásból is kitűnik.

 

13.1. ábra. A dipólus-sor:

(a) kis térközű, azonos fázisban gerjesztett kollineáris dipólusok;

(b) λ/4 térközű, azonos fázisban gerjesztett kollineáris dipólusok;

(c) egyszerű félhullámú dipólus (szaggatott vonal) és négy kollineáris dipólusból álló dipólus-sor E síkbeli irányjelleggörbéinek összevetése

 

13.2. ábra. Az azonos fázisú és ellenfázisú gerjesztés hatása:

(a) két azonos fázisban gerjesztett kollineáris félhullámú dipólus;

(b) két félhullámú sugárzó, a végén és ellenfázisban gerjesztve (végtáplálású teljeshullámú sugárzó);

(c) negyedhullámú fázisforgató tag segítségével azonos fázisban gerjesztett végtáplálású teljeshullámú sugárzó

 

A sugárzóval elérhető nyereség 1,8dB. Mások a viszonyok a 13:2.(b) ábrán bemutatott teljeshullámú sugárzónál (Zeppelin-antenna), ahol a táplálás módja következtében (végén táplálva) a két félhullámú sugárzón ellenfázisú árameloszlás alakul ki. A vízszintes E síkbeli sugárzási irányjelleg görbében négy fő sugárzási oldal tapasztalható, és az azonos sugárzóhossz ellenére a nyereség csupán 1,2dB. Ha egy ilyen végén táplált teljeshullámú sugárzót azonos fázisban akarunk gerjeszteni, akkor a két félhullámú szakasz közé a 13.2.(c) ábra szerint egy fázisforgató tagot kell iktatni. Ilyen fázisforgató tag alakítható ki egy rövidrezárt negyedhullámú vonalszakaszból (fázisforgatás 180°). Ilyenformán több félhullámú sugárzó is sorbahelyezhető el egymás mellé. Azonos fázisú gerjesztésük a fentiek szerint úgy oldható meg, hogy az egyes sugárzókat fázisforgatótagok segítségével kötjük össze.

Dipólus-sorok árammaximumában mérhető sugárzási ellenállása a dipólusok számával gyorsabban növekszik, mint az összemérhető hosszúságú, de ellenkező fázisban gerjesztett lineáris antennák esetében (huzalantennák). 2...6 tagú azonos fázisban gerjesztett félhullámú elemekből álló dipólus-sorok sugárzási ellenállása nagyságrendileg a dipólusok száma x100. Így pl. egy 3 félhullámú sugárzóból álló dipólus-sor hozzávetőleges sugárzási ellenállása 300Ω körül lesz.

A 13.3. ábrán dipólus-sorok néhány kiviteli formáját tüntettük fel. A berajzolt nyilak a minden kori áramirányokat jelzik. A 13.3.(a) ábrabeli kivitelnél a táplálás árammaximumban megy végbe,  ezért a betáplálási pont impedanciája meg fog egyezni a sugárzási ellenállással, amely hozzávetőleg 300Ω (3 elem x 100), és a várható nyereség 3,2dB. A 13.3.(b) ábra szerinti megoldásnál feszültségmaximumban táplálunk, ennek megfelelően a betáplálási pont impedanciája nagy lesz. Az alkalmazott huzal karcsúsági tényezőjétől függően a betáplálási pont impedanciája 1000 és 6000Ω közé fog esni, az elméletileg várható nyereség mintegy 4,3dB.

Kollineáris dipólusokat függőleges sorba is el lehet helyezni (lásd a 13.3.(c) ábrát]. A sugárzás polarizációs és nyalábolási síkja ilyenkor függőleges, és a vízszintes síkban szabályos körsugárzó jelleggörbét kapunk. A 13.3.(c) ábra alapján mechanikai okokból a betáplálás ilyenkor a dipólus sor alsó végéről történik, noha a félhullámú szakaszok közepén elektromos szempontból lényegesen kedvezőbb lenne a szimmetrikus táplálás.  A félhullámú sugárzók közé iktatott rövidrezárt negyedhullámú vonalszakasz 180° fázisfordítást okoz, és mint párhuzamos rezgőkör hat (lásd az 5.29. ábrát). Hasonló hatás érhető el mindkét végén nyitott félhullámú párhuzamos vonalszakasszal. A vonalszakaszok jó minőségű zárókörökkel (párhuzamos rezgőkörökkel) is helyettesíthetők, amely megoldást a rövidhullámú gyakorlatban szokás néha alkalmazni (W3DZZ-antennák). Dipólus-soroknál az azonos fázisú gerjesztés elérése céljából azonban általában leginkább a negyedhullámú vonalszakaszokat szokás alkalmazni, mivel ezeknél érhetők el legegyszerűbben nagy jóságitényezők.

 

13.3. ábra. Dipólussor-változatok:

(a) központosan és azonos fázisban gerjesztett há rom kollineáris félhullámú sugárzó (3,2dB nyereség);

(b) központosan és azonos fázisban gerjesztett négy kollineáris félhullámú dipólus (4,3dB nyereség);

(c) függőlegesen polarizált, azonos fázisban gerjesztett, végtáplálású, három kollineáris félhullámú sugárzó (3,2 dB nyereség)

 

 

 

Azonos fázisban gerjesztett dipóluskombinációk (oldalsugárzó antennák)

Tartalom

A dipólusfal (emeletes dipólusok)