Antena ya Dipole Fupi: Muundo, Kanuni ya Kufanya Kazi na Muundo wa Mionzi

Antena fupi ya dipoli ni mojawapo ya mifumo ya msingi inayotumika katika nadharia ya antena. Ni antena rahisi ya waya yenye urefu wa mstari ambayo urefu wake wote ni mdogo sana kuliko urefu wa mawimbi ya ishara ya uendeshaji. Ingawa muundo unaonekana rahisi sana, dipole fupi ni mfumo muhimu wa marejeleo kwa kuelewa usambazaji wa mkondo, tabia ya mionzi, impedansi ya antena, na uhusiano kati ya ukubwa wa antena na urefu wa mawimbi.

Katika uhandisi wa antena, dipole kwa kawaida huchukuliwa kuwa "fupi" wakati urefu wake wote ni chini ya moja ya kumi ya urefu wa wimbi:

L < \frac{\lambda}{10}

Hapa, (L) inawakilisha urefu wa kondakta wa dipoli, na (\lambda) inawakilisha urefu wa mawimbi katika masafa ya uendeshaji. Ufafanuzi huu unategemea urefu wa umeme badala ya masafa ya masafa yasiyobadilika. Kwa maneno mengine, dipoli fupi inaweza kuonekana kinadharia katika bendi tofauti za masafa mradi tu urefu wake wa kimwili unabaki mdogo sana kuliko mawimbi.

Kwa sababu antena ni fupi kielektroni, usambazaji wa mkondo kando ya kondakta ni tofauti na ule wa dipoli ya nusu-wimbi. Katika dipoli fupi ya vitendo, mkondo kwa kawaida huwa wa juu zaidi karibu na sehemu ya kulisha na hupungua kuelekea ncha za kondakta. Kwa kuwa urefu wa kondakta ni mfupi sana kuliko urefu wa wimbi, antena haitumii ukubwa wake wa kimwili kwa ufanisi sana kwa mionzi. Kwa hivyo, dipoli fupi kwa ujumla zina upinzani mdogo wa mionzi na ufanisi mdogo wa mionzi, haswa wakati upotevu wa kondakta na upotevu unaolingana unazingatiwa.

Mfano wa kinadharia unaohusiana ni dipoli isiyo na kikomo. Poli isiyo na kikomo ni antena iliyopendekezwa ambayo urefu wake ni mdogo sana kuliko urefu wa wimbi. Mara nyingi huonyeshwa kama:

[\Delta l \ll \lambda]

Katika baadhi ya mifumo ya antena iliyorahisishwa, dipoli ndogo sana inaweza kudhaniwa kuwa na usambazaji wa mkondo unaofanana karibu. Hii inafanya iwe muhimu kwa uchambuzi wa kinadharia, ingawa si muundo wa antena wa vitendo peke yake. Wahandisi mara nyingi hutumia dipoli ndogo sana kama msingi wa kuelewa matatizo magumu zaidi ya mionzi ya antena.

Katika miundo halisi ya antena, sahani za upakiaji zenye uwezo au vipengele vya upakiaji wa juu vinaweza kutumika kuboresha usambazaji wa mkondo au kupunguza ukubwa halisi wa mfumo wa antena. Miundo hii ya upakiaji inaweza kusaidia kufanya antena fupi ya umeme itumike zaidi, lakini haibadilishi ukweli wa msingi kwamba dipole fupi haina ufanisi mkubwa kuliko antena inayotoa mwangwi kama vile dipole ya nusu-wimbi.

Muundo wa mionzi wa dipole fupi una umbo sawa na ule wa dipole ya nusu-wimbi. Ikiwa dipole imewekwa wima, muundo wake wa mionzi ni takriban pande zote katika ndege ya mlalo. Katika mwonekano wa pande mbili, muundo mara nyingi huelezewa kama umbo la takwimu-nane, huku mionzi ya juu ikiwa imeelekezwa kwenye mhimili wa antena na mionzi ya chini kabisa kando ya mhimili wa antena.

Antena fupi za dipoli hujadiliwa kwa kawaida katika mifumo ya upokeaji wa masafa ya chini na masafa ya kati, ambapo urefu wa wimbi ni mrefu sana na antena inayong'aa kimwili inaweza kuwa kubwa sana kujenga. Katika visa hivi, dipoli fupi hutoa muundo mdogo wa upokeaji, ingawa ulinganisho wa impedansi na ufanisi lazima uzingatiwe kwa uangalifu.

Kwa mtazamo wa uhandisi, dipoli fupi ni zaidi ya umbo rahisi la antena. Inasaidia kuelezea kwa nini urefu wa antena ni muhimu, jinsi usambazaji wa sasa unavyoathiri mionzi, na kwa nini antena ndogo za kielektroniki mara nyingi huhitaji mitandao inayolingana au mbinu za upakiaji. Kwa wahandisi wa RF na microwave, kuelewa dipoli fupi hutoa msingi muhimu wa kusoma antena za vitendo, antena ndogo za kielektroniki, antena za kipimo, na mifumo ya antena ya hali ya juu zaidi.