آنتن دوقطبی کوتاه ، جزو ساده ترین نوع آنتن ها می باشد . این آنتن یک سیم مدار باز است که همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است در مرکز آن تغذیه می شود.
شکل 1- آنتن دوقطبی کوتاه با طول L
در مهندسی و طراحی آنتن کلمه “کوتاه” یا “کوچک” موضوعی نسبی است و همیشه “نسبت به طول موج” مطرح می گردد. بدین معنی که مقدار اندازه مطلق آنتن دوقطبی مهم نیست، و صرفا طول آن نسبت به طول موج فرکانس کاری مهم است. به طور معمول، وقتی طول یک آنتن دوقطبی کمتر از یک دهم طول موج باشد ، آنرا دو قطبی کوتاه می نامیم .
ویژگی های آنتن دوقطبی کوتاه
جهت دهی :
جهت دهی آنتن دوقطبی کوتاه تغذیه شده در مرکز، تقریبا 1.5 (1.76 دسی بل) می باشد. از آنجایی که میدان‌های آنتن دوقطبی کوتاه تنها تابعی از زاویه قطبی هستند، و با توجه به اینکه این آنتن هیچ گونه تغییر زاویه‌ای ندارند لذا ، آنتنی همه‌جهت شناخته می‌شود. پهنای پرتو نیمه توان 90 درجه است.
پلاریزاسیون :
پلاریزاسیون این آنتن خطی است. هنگامی که در صفحه x-y آنرا ارزیابی نماییم ، این آنتن دارای پلاریزاسیون عمودی می باشد ، زیرا میدان E به صورت عمودی (و در امتداد محورZ ) اعمال می گردد.
امپدانس ورودی:
امپدانس ورودی دوقطبی کوتاه ، به شعاع a دوقطبی بستگی دارد. به یاد بیاورید که امپدانس Z از سه جزء تشکیل شده است، مقاومت تشعشعی، مقاومت تلفات، و جزء راکتیو (موهومی) که نشان دهنده انرژی ذخیره شده در میدان ها است:
مقاومت تشعشعی را می توان از رابطه زیر محاسبه کرد:
مقاومتی که نشان دهنده تلفات ناشی از رسانایی محدود آنتن است به صورت زیر داده می شود:
در معادله بالا هدایت الکتریکی نشان دهنده رسانایی دوقطبی است (اگر از فلز ساخته شده باشد معمولاً بسیار زیاد است). راکتانس (X ) یا قسمت موهومی امپدانس یک دوقطبی تقریباً برابر است با:
توجه داشته باشید که راکتانس منفی است که نشان دهنده خازنی بودن امپدانس است.
مثال :
به عنوان مثال، فرض کنید که شعاع آنتنی برابربا 0.001 طول موج و طول آن 0.05 طول موج است و فرکانس کاری این آنتن 3 مگاهرتز وجنس آنتن فلز مس باشد، به طوری که رسانایی S/m 59600000 باشد.
بنابراین مقاومت تشعشعی 0.49 اهم و مقاومت تلفات 4.83 میلی اهم (میلی اهم) است که در مقایسه با مقاومت تشعشعی تقریباً ناچیز است. راکتانس 1695- اهم است، در نتیجه مقاومت ورودی Z=0.49 – j1695 میگردد . همانگونه که مشاهده می گردد، تطبیق امپدانس با این آنتن بسیار دشوار خواهد بود. حتی اگر راکتانس با یک سلف بدون تلفات جبران گردد ، توان بسیار کمی از منبع 50 اهم به بار 0.49 اهم تحویل داده می شود.
برای آنتن‌های دوقطبی کوتاه که کسرهای کوچک‌تری از طول موج هستند، مقاومت تشعشعی از مقاومت تلفات کمتر می‌شود و در نتیجه این آنتن می‌تواند بسیار ناکارآمد باشد.
دوقطبی های کوتاه دارای پهنای باند کم هستند. مقادیرامپدانس ورودی به دلیل مولفه راکتانس با تغیرات فرکانس بسیار متغیراست. از این رو، این آنتن ها معمولاً در کاربردهای باند باریک استفاده می شوند.
در این مقاله سعی کردیم آنتن دو قطبی کوتاه را بصورت خلاصه شرح دهیم . در مقاله بعدی به آنتن دوقطبی می پردازیم.
