Antena în λ/2 şi în λ

Antena constituie în traficul de radioamator unui din cele mai importante elemente, angrenind atît radiaţia curenţilor de radio-frecvenţă în spaţiu sub forma undelor electromagnetice, cît şi colectarea acestora din urma la recepţie. Cum majoritatea antenelor de emisie sînt formate din unul sau mai multe elemente în semiundă, vom începe prin a analiza oscilatorul în semiundă sau cum este cunoscut în mod frecvent, dipolul în semiundă.

Un asemenea dipol (fig. 89) este reprezentat de un conductor cu lungimea fizică egală cu jumătate din lungimea de undă a undelor electromagnetice radiate sau colectate, şi funcţionarea sa este caracterizată de o serie de caracteristici pe care le prezentăm în continuare.

Distribuţia curentului şi a tensiunii. Sub acţiunea curentului de radiofrecvenţă în dipolul în semiundă se formează la capete noduri de curent, acesta fiind maxim la mijlocul dipolului, distribuţia tensiunii fiind inversă (fig. 90), respectiv maximă la capete şi cu nod la mijloc.

Deoarece fiecare conductor are o inductanţă şi o capacitate proprie, dipolul (oscilatorul) în semiundă poate fi considerat un circurt oscilant deschis, la care atît inductanţa, cît şi condensatorul sînt repartizate aproape uniform pe toată lungimea lui. Frecvenţa de rezonanţă a dipolului este determinată tocmai de valoarea inductanţei şi a capacităţii şi, respectiv, de dimensiunile sale geometrice. Calitatea circuitului este determinată în principal de raportul L/C, un raport mare determinînd o bandă îngustă de frecvenţe de lucru şi o rezonanţă acută (fig. 91 a), iar un raport mic, o bandă largă de frecvenţe şi o rezonanţă mai puţin acută (fig. 91 b).
Ca urmare, lărgimea benzii de lucru a dipolului este determinată de raportul L/C, care la rîndul său este dependent de raportul dintre lungimea dipolului şi diametrul conductorului folosit.

Aceasta are importanţă în special în gama undelor ultrascurte şi mai puţin în gamele de unde scurte, unde valoarea raportului depăşeş în mod obişnuit 5 000.

Coeficientul de scurtare. Între lungimea „electrică” şi cea „fizică’’ a dipolului avem aproape întotdeauna deosebiri, aceste două lungimi devenind egale numai în cazul folosirii unui conductor infinit de subţire. Viteza de radiaţie a undelor electromagnetice de către antenă este ceva mai mică decît viteza de propagare a luminii şi la capătul antenei apare un curent capacitiv care este echivalent cu o creştere a lungimii antenei. Ca urmare, lungimea reală a antenei este puţin scurtată faţă de lungimea electrică. Practic este greu să se determine acest coeficient de scurtare, deoarece el este influenţat de înălţimea antenei, de obiectele înconjurătoare şi distanţa faţă de ele etc., iar în gama undelor ultrascurte acest coeficient depinde şi de raportul dintre lungimea şi diametrul conductorului.

În fig. 92 este arătată dependenţa coeficientului de scurtare (K) a unui dipol în semiundă — pentru gama undelor ultrascurte — de lungimea de undă şi diametrul conductorului.

Rezistenta de radiaţie reprezintă de fapt rezistenţa activă echivalentă pe care se disipează o putere egală cu puterea radiată de antenă la curenţi egali. La rezonanţă rezistenţa de radiaţie a antenei acordate şi rezistenţa pierderilor acesteia formează rezistenţa de intrare activă la bornele de alimentare ale antenei. De menţionat că, în mod obişnuit, rezistenţa pierderilor este mult mai mică decît cea de radiaţie, iar aceasta din urmă depinde de poziţia şi distanţa antenei faţă de pămînt, de obiectele înconjurătoare (case, pomi, linii electrice şi telefonice etc.) şi de dimensiunile ei geometrice.

Cunoscînd puterea de radiaţie P şi valoarea maximă a curentului I, rezistenţa de radiaţie rezultă din formula R = P/I2. La dipolul în semiundă se face în centrul dipolului respectiv, în punctul de curent maxim, şi rezistenţa de intrare este egală cu rezistenţa de radiaţie.

Teoretic, rezistenţa de intrare a dipolului în semiundă este egală cu 73 ohmi, considerînd conductorul antenei infinit de subţire şi antena suspendată la distanţă infinită de pămînt. Cum conductorul antenei are de obicei un diametru mai mare de 2 mm, iar distanţa de pămînt este destul de mică, rezistenţa de intrare a dipolului este cuprinsă practic între 60 şi 65 ohmi.

Diagrama de radiatie a antenei. Toate antenele prezintă radiaţii diferite în funcţie de direcţie, şi anume, maxime pe unele direcţii şi minime pe altele. Diagrama de radiaţie generală se determină practic urmarînd diagrama de radiaţie în plan orizontal şi vertical. Determinarea experimentală a diagramei de radiaţie se face masurînd intensitatea cîmpului electromagnetic în diferite puncte ale unui cerc cu o raza oarecare în jurul antenei, rază ce trebuie să depăşească 5 lungimi de undă. Datele rezultate din măsurători se trec pe o hîrtie cu coordonate polare, obţinîndu-se astfel o diagramă a radiaţiei în plan orizontal. În fig. 93 este prezentată diagrama de radiaţie în plan orizontal a unui dipol în semiundă.

Se observă că diagrama dipolului în semiundă are forma unui 8, maximum de radiaţie fiind pe direcţie perpendiculară pe lungimea antenei, iar minimul pe direcţia antenei. Această diagramă în practică este modificată de influenţa obiectelor înconjuratoare sau a unor elemente suplimentare, cum ar fi directorii şi reflectorii.
În fig. 94 este prezentată diagrama de radiaţie în plan vertical a unui dipol în semiundă, la diferite înălţimi de suspendare.

În practică, dipolul în semiundă trebuie suspendat la o distanţă minimă de X/2 de la suprafaţa pămîntului. Un dipol montat la o înălţime de Λ/4 radiază mai mult sub unghiuri mari, ceea ce este util în cazul comunicaţiilor aviatice, cu sateliţii etc., dar defavorizează substanţial comunicaţiile la distanţă pe glob.

Din diagrama de radiaţie putem determina şi alţi parametri ai unei antene, cum ar fi lăţimea diagramei de radiaţie, respectiv unghiul în limitele căruia intensitatea cîmpului depăşeşte un anumit nivel.