...
Filip Stanic, YU3FMS
Howto

Kako radi dipol antena i elementi antenskog sistema

Aug 13, 2022

Dipol antena se tako zove jer ima dva pola. Takozvani vrući kraj za talas koji stiže preko srednjeg provodnika u koaksijalnom kablu i takozvani hladni kraj za talas koji stiže preko oplate koaksijalnog kabla (zapravo je to isti talas).

Sa druge strane kabla imamo generator sinusoidnog talasa, našu radio stanicu. Stanica je spojena sa antenom koaksijalnim kablom.

Koaksijalni kabl se sastoji od tri elementa. Srednjeg voda, dielektrika (izolatora) i oplate.

Kritično u ovom trenutku je da znamo da struja teče po površini provodnika. Tako sad struja našeg generatora teče po površini srednjeg (vrućeg) voda kabla i po UNUTRAŠNJOJ površini oplate koaksijalnog kabla.

Sada ta naizmenična struja stiže do dipola. Faza ode prvo na vrući kraj a zatim na hladni kraj. Pazite sad, ovo je kritično, kad faza krene da se vraća nazad po hladnom kraju ona stiže opet do tačke napajanja dipola. Pošto smo rekli da struja teče po površini provodnika, sada je toj struji dozvoljeno da teče nazad kroz koaksijalni kabl i po unutrašnoj i po SPOLJAŠNJOJ strani oplate.

Sada je naš koaksijalni kabl postao deo antene jer i kabl (sa spoljašnjosti oplate) zrači struju. Ovo je neželjeno jer utiče negativno na dijagram zračenja antene.

Recimo da smo izmerili SWR (Standing Wave Ratio, Odnos Stojećeg Talasa, izgorava se "ES VE ER", ne "esver" ili ne znam koji svi pogrešni izgovori postoje) na početku kabla i da je merenje pokazalo vrednost od 1.3 prema 1.

Sada, da bi smo sprečili zračenje kabla i eliminisali ga (delimično, nikad ne može potpuno) kao deo antene moramo u tačku napajanja dipola staviti nešto što se zove "RF Choke ili BAL-UN", praktično uredjaj koji "guši" tu struju (poništavanjem faze) koja se kreće po spoljašnjosti oplate kabla. Ima raznih izvedbi, mi ćemo za ovaj primer koristiti RF Choke koji pravimo od koaksijalnog kabla namotanog na izolator odredjenog promera. (broj namotaja i promer zavise od frekvencije na kojoj radimo) Postavljanjem RF Choka u tačku napajanja smo smanjili količinu ove struje i dobili smo pravilniji dijagram zračenja dipola. RF Choke NIKAD ne može poptuno ugušiti ovu struju. Naš kabl će i dalje zračiti ali daleko manje, zato je dijagram antene sad PRAVILNIJI, ali nikad savršen kao u teoriji.

Ako sada izmerimo SWR, dobićemo nešto drugačije očitavanje, npr 1.5 prema 1. Nije to ništa kritično. SWR od 1.5 prema 1 znači da antena ne izračuje do 7% energije koja joj je stigla. Ovo se dešava jer smo dodavanjem RF Choke-a promenili električnu dužinu dipola. Sad bi trebali malo skratiti elemente antene da bi snizili SWR.

Čekaj, a šta je SWR ???

Kad pošaljemo sinusoidni talas do antene deo energije se izrači iz antene u vidu elektromagnetnog zračenja a deo neiskorišćene energije se vraća kroz unutrašnjost kabla. Pazite sad, fundamentalno, za osnovno, ovo nema veze sa strujom koja se vraća po spoljašnjosti kabla.
UVEK će se neki deo energije vratiti jer savršena antena ne postoji. Čak i ako koristimo veštačko opterećenje umesto antene.
Sad imamo talas koji ide do antene i istovremeno onaj koji se vraća od antene do uredjaja. Ova dva talasa proizvode treći, stojeći talas. Što je napon vraćenog talasa niži to je prozvod njega i prvog talasa niži pa je tako i napon stojećeg talasa niži. Što je napon stojećeg talasa niži, to je odnos poslatog i stojećeg talasa niži (Standing Wave Ratio).

A ako sad promenimo dužinu koaksijalnog kabla od uredjaja do antene?

Desiće se ništa posebno. SWR očitavanje se hoće nešto promeniti ali neznatno. Jer, zapamtite, RF Choke nikad ne može potpuno eliminisati struju koja se vraća po spoljašnjosti kabla. Kabl će se UVEK ponašati kao deo antene. Koliki će uticaj imati zavisi koliko jako ugušimo protok struje po spoljašnjosti kabla.

Postoje antene gde namerno koristimo ovaj fenomen i koristimo kabl kao zračeći element. Primer EndFedHalfWave antena. ALI, onda tik ispred uredjaja postavimo RF Choke kako bi zaštitili uredjaj.

Drugi primer bi bila takozvana "flowerpot antena". Koristimo deo spoljašnjosti oplate kabla kao hladni kraj a zatim na odredjenoj dužini napravimo RF Choke. Tako, struja proteče kroz kabl do tačke napajanja antene i "prelije" se na spoljašnjost oplate i RF Choke je "hvata" na odredjenom mestu. ALI, nikad je ne može potpuno eliminisati.