მოკლე დიპოლური ანტენა: სტრუქტურა, მუშაობის პრინციპი და გამოსხივების დიაგრამა

მოკლე დიპოლური ანტენა ანტენის თეორიაში გამოყენებული ერთ-ერთი ძირითადი მოდელია. ეს არის მარტივი ხაზოვანი მავთულის ანტენა, რომლის სრული სიგრძე გაცილებით მცირეა ოპერაციული სიგნალის ტალღის სიგრძეზე. მიუხედავად იმისა, რომ სტრუქტურა ძალიან მარტივად გამოიყურება, მოკლე დიპოლი მნიშვნელოვანი საცნობარო მოდელია დენის განაწილების, გამოსხივების ქცევის, ანტენის წინაღობის და ანტენის ზომასა და ტალღის სიგრძეს შორის ურთიერთობის გასაგებად.

ანტენის ინჟინერიაში, დიპოლი ჩვეულებრივ „მოკლედ“ ითვლება, როდესაც მისი მთლიანი სიგრძე ტალღის სიგრძის ერთ მეათედზე ნაკლებია:

L < \frac{\lambda}{10}

აქ, (L) წარმოადგენს დიპოლური გამტარის სიგრძეს, ხოლო (\lambda) წარმოადგენს ტალღის სიგრძეს სამუშაო სიხშირეზე. ეს განმარტება ეფუძნება ელექტრულ სიგრძეს და არა ფიქსირებულ სიხშირულ დიაპაზონს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მოკლე დიპოლი თეორიულად შეიძლება გამოჩნდეს სხვადასხვა სიხშირულ დიაპაზონში, თუ მისი ფიზიკური სიგრძე ტალღის სიგრძეზე გაცილებით ნაკლები რჩება.

რადგან ანტენა ელექტრულად მოკლეა, გამტარის გასწვრივ დენის განაწილება განსხვავდება ნახევარტალღური დიპოლისგან. პრაქტიკულ მოკლე დიპოლში, დენი, როგორც წესი, მაქსიმალურია კვების წერტილთან ახლოს და მცირდება გამტარის ბოლოებისკენ. რადგან გამტარის სიგრძე გაცილებით მოკლეა ტალღის სიგრძეზე, ანტენა თავის ფიზიკურ ზომას ძალიან ეფექტურად არ იყენებს გამოსხივებისთვის. შედეგად, მოკლე დიპოლებს, როგორც წესი, აქვთ დაბალი გამოსხივების წინააღმდეგობა და შედარებით დაბალი გამოსხივების ეფექტურობა, განსაკუთრებით გამტარის დანაკარგისა და შესაბამისობის დანაკარგის გათვალისწინებით.

დაკავშირებული თეორიული მოდელია უსასრულოდ მცირე დიპოლი. უსასრულოდ მცირე დიპოლი არის იდეალიზებული ანტენა, რომლის სიგრძე გაცილებით მცირეა ტალღის სიგრძეზე. ის ხშირად გამოიხატება შემდეგნაირად:

[\დელტა l \ll \ლამბდა]

ზოგიერთ გამარტივებულ ანტენის მოდელში, უსასრულოდ მცირე დიპოლს შეიძლება თითქმის ერთგვაროვანი დენის განაწილება ჰქონდეს. ეს მას თეორიული ანალიზისთვის სასარგებლოს ხდის, მიუხედავად იმისა, რომ ის თავისთავად პრაქტიკული ანტენის სტრუქტურა არ არის. ინჟინრები ხშირად იყენებენ უსასრულოდ მცირე დიპოლს, როგორც საშენ მასალას ანტენის გამოსხივების უფრო რთული პრობლემების გასაგებად.

რეალურ ანტენის სტრუქტურებში, დენის განაწილების გასაუმჯობესებლად ან ანტენის სისტემის ფიზიკური ზომის შესამცირებლად შეიძლება გამოყენებულ იქნას ტევადობითი დატვირთვის ფირფიტები ან ზემოდან დატვირთვის ელემენტები. ამ დატვირთვის სტრუქტურებს შეუძლიათ ხელი შეუწყონ ელექტრულად მოკლე ანტენის გამოყენებადობის გაზრდას, მაგრამ ისინი არ ცვლიან იმ ძირითად ფაქტს, რომ მოკლე დიპოლი ნაკლებად ეფექტურია, ვიდრე რეზონანსული ანტენა, როგორიცაა ნახევარტალღური დიპოლი.

მოკლე დიპოლის გამოსხივების სქემა ფორმის მიხედვით ნახევარტალღური დიპოლის სქემის მსგავსია. თუ დიპოლი ვერტიკალურად არის განთავსებული, მისი გამოსხივების სქემა ჰორიზონტალურ სიბრტყეში დაახლოებით ყველგანმიმართულებითია. ორგანზომილებიან ხედვაში, სქემა ხშირად აღწერილია, როგორც რვა ფიგურის ფორმა, მაქსიმალური გამოსხივებით ანტენის ღერძის პერპენდიკულარული და მინიმალური გამოსხივებით ანტენის ღერძის გასწვრივ.

მოკლე დიპოლური ანტენები ხშირად განიხილება დაბალი და საშუალო სიხშირის მიმღებ სისტემებში, სადაც ტალღის სიგრძე ძალიან გრძელია და ფიზიკურად რეზონანსული ანტენის ასაგებად შესაძლოა ძალიან დიდი იყოს. ამ შემთხვევებში, მოკლე დიპოლი უზრუნველყოფს კომპაქტურ მიმღებ სტრუქტურას, თუმცა წინაღობის შესაბამისობა და ეფექტურობა ყურადღებით უნდა იქნას გათვალისწინებული.

საინჟინრო თვალსაზრისით, მოკლე დიპოლი უბრალოდ ანტენის ფორმაზე მეტია. ის ხსნის, თუ რატომ აქვს მნიშვნელობა ანტენის სიგრძეს, როგორ მოქმედებს დენის განაწილება რადიაციაზე და რატომ საჭიროებენ ხშირად ელექტრულად პატარა ანტენები შესაბამის ქსელებს ან დატვირთვის ტექნიკას. რადიოსიხშირული და მიკროტალღური ინჟინრებისთვის მოკლე დიპოლის გაგება სასარგებლო საფუძველს წარმოადგენს პრაქტიკული ანტენების, ელექტრულად პატარა ანტენების, საზომი ანტენების და უფრო მოწინავე ანტენური სისტემების შესასწავლად.