Resonanzfrequenzen von Dipolantennen

Betrachten wir eine einfache Dipolantenne der Länge L. Das folgende Bild bezieht sich auf einen Halbwellendipol:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Allgemein ist bekannt, dass bei unterschiedlichen Frequenzen unterschiedliche Moden möglich sind. Genauer gesagt zwingt der offene Stromkreis am Ende der Antenne den Strom dazu, an den Antennenendpunkten Null zu sein, was zum Nullpunkt von I(x) (aktuelle räumliche Welle) wird.

Daher kann es, wie im folgenden Bild gezeigt, Folgendes geben:

  • eine halbe aktuelle Wellenlänge entlang des Dipols
  • eine ganze Stromwellenlänge entlang des Dipols
  • 1,5 Wellenlänge entlang des Dipols

usw

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Offensichtlich handelt es sich um einen diskreten Satz von Wellenlängen, die der Gleichung folgen:

L = N ⋅ λ 2

das bedeutet einen diskreten Satz von Frequenzen, die der Gleichung folgen:

F = N ⋅ C 2 L

mit c = Lichtgeschwindigkeit.

Daher sind nur folgende Frequenzen möglich:

F = C 2 L , 2 ⋅ C 2 L , 3 ⋅ C 2 L , . . .

Nun, was passiert, wenn die Spannungsquelle der Antenne (also ihre Signalversorgung) eine andere Frequenz hat (z

1.5 ⋅ C 2 L
)?

Eine solche Spannungsquelle zwingt die Strom- (und Spannungs-) Frequenz zu einer solchen Zwischenfrequenz, aber theoretisch können die Nullpunkte am Ende der Antenne nicht zulassen, dass diese Frequenz existiert ...

Was ist die Lösung?

Bilder von hier und hier .

Antworten (2)

Wenn Sie die Antennenlänge nicht an die Frequenz anpassen, die Sie ausstrahlen oder empfangen möchten (was häufig vorkommt), erhalten Sie eine kompliziertere Impedanz, die den elektrischen Anschlüssen der Antenne präsentiert wird: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dasselbe gilt für Übertragungsleitungen; Wenn das Ende der T-Leitung nicht an die charakteristische Impedanz angepasst ist, treten interne Reflexionen auf, die dazu führen können, dass das Einspeisungsende der T-Leitung je nach Länge der T-Leitung eine höhere oder niedrigere Impedanz aufweist Wellenlängen.

Antennen können immer noch mit einer stark fehlangepassten Länge arbeiten, aber der Widerstandsteil der Impedanz (der Teil der Impedanz, der die tatsächliche Leistung des in den Weltraum übertragenen Signals darstellt) kann in Reihe zwischen einem Bruchteil eines Ohms und mehreren kOhm liegen mit großem Blindwiderstand. Kristall-Funkantennen sind gute Beispiele dafür, da Sie wahrscheinlich nie einen Monopol mit einer Viertelwellenlänge herstellen werden, da dies physikalisch zu lang wäre, sodass der Reaktanzteil bei der elektrischen Abstimmung eine große Rolle spielt, wenn er mit einer Spule verwendet wird.

Vielen Dank für Ihre Antwort. Was wäre grafisch das Wellenprofil des Stroms entlang der Dipollänge im Falle einer Fehlanpassung (z. B. einer kleinen Fehlanpassung)? Da der Dipol nur diese diskreten Wellenlängen zulässt, kann ich mir grafisch nicht vorstellen, wie die Spannungsquelle eine andere Wellenlänge erzwingen kann.
Es ist genau wie durch Übertragungsleitungsfehlanpassungen definiert. Wenn der Strom und die Spannung am Ende der T-Leitung (oder Antenne) nicht mit der Last übereinstimmen, gibt es eine Reflexion vom Ende der T-Leitung (oder Antenne), die zu den Quellenanschlüssen und mit zurückgeht Wenn Sinuswellen angelegt werden, führt dies zu einer Modifikation der Impedanz, die der Quelle präsentiert wird. Bei einer Antenne gibt es also keine Last und der gesamte Strom am Ende der Antenne wird intern zurück zur Quelle reflektiert.
Schön, jetzt ist es klar! Vielen Dank
Nur eine andere Frage. Ist es in einem solchen Fall der Fehlanpassung nicht richtiger zu sagen, dass für die resultierende stehende Welle Lambda × f = c ist? Ich denke, diese Gleichung gilt nur für einfach reflektierte und direkte Wellen
Ich kann mich nicht an die Formel für Stehwellenentfernungen erinnern, aber es wird mit Sicherheit eine teilweise stehende Welle in der Antenne geben.

Nun, ich verstehe nicht, warum der Dipol keine anderen Frequenzen zulassen würde, das System ist nur ein erzwungenes Oszillationssystem, die Spannungsquelle erzwingt eine Frequenz in die Antenne, sicher ist es keine effiziente Sache, aber es kann durchaus existieren, jede Frequenz, nicht nur die harmonischen, da jede Stromwellenform als Fourier-Reihe der Harmonischen ausgedrückt werden kann und daher die Randbedingung erfüllt, an den Endpunkten 0 zu sein.

Resonanzfrequenzen von Dipolantennen
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