Qu'est-ce que l'antenne dipolaire demi-onde / antenne?

L'antenne dipôle demi-longueur d'onde, de l'antenne dipôle demi-onde est la version la plus largement utilisée de l'antenne dipôle populaire.

Le dipôle demi-onde est la version la plus populaire de l'antenne ou de l'antenne dipôle.

Comme son nom l'indique, le dipôle demi-onde est long d'une demi-longueur d'onde. Il s'agit de la longueur de résonance la plus courte pouvant être utilisée pour un dipôle résonant. Il a également un diagramme de rayonnement très pratique.

Bases du dipôle demi-onde
Le dipôle demi-onde est formé d'un élément conducteur qui est un fil ou un tube métallique qui a une demi-longueur d'onde électrique. Le dipôle demi-onde est normalement alimenté au milieu où l'impédance tombe à son plus bas. De cette façon, l'antenne est constituée du conducteur connecté à deux éléments quart de longueur d'onde en ligne l'un avec l'autre.

Il convient de rappeler que la longueur du dipôle demi-onde est une demi-longueur d'onde électrique pour l'onde se déplaçant dans les conducteurs d'antenne. Ceci est légèrement plus court que la longueur équivalente d'une onde se déplaçant dans l'espace libre car les conducteurs d'antenne affectent la longueur d'onde.

Antenne dipôle demi-onde de base montrant la longueur du dipôle par rapport à une longueur d'onde.

Antenne dipôle demi-onde de base

Les niveaux de tension et de courant varient le long de la longueur de la section rayonnante de l'antenne. Cela se produit parce que des ondes stationnaires sont installées le long de la longueur de l'élément rayonnant.

Comme les extrémités sont en circuit ouvert, le courant à ces points est nul, mais la tension est à son maximum.

A mesure que le point de mesure de ces grandeurs s'éloigne des extrémités, on constate qu'elles varient sinusoïdalement: la tension baisse, mais le courant augmente. Le courant atteint alors un maximum et la tension un minimum à une longueur égale à un quart de longueur d'onde électrique à partir des extrémités. Comme il s'agit d'un dipôle demi-onde, ce point se produit au centre.

Impédance d'alimentation dipôle demi-onde
L'une des principales considérations de toute antenne est les dispositions d'alimentation - comment transférer la puissance de la ligne d'alimentation / de transmission à l'antenne elle-même. L'adaptation d'impédance, symétrique ou asymétrique et de nombreux autres aspects doivent être pris en compte.

Dans de nombreux aspects, le dipôle demi-onde est très facile à alimenter. L'alimentateur est normalement connecté au point central où se trouvent un maximum de courant et un minimum de tension. Il en résulte que l'antenne présente une faible impédance au chargeur. Ceci est beaucoup plus facile à alimenter car les hautes tensions RF associées aux agencements d'alimentation à haute impédance peuvent poser de nombreux problèmes pour les départs et les unités d'adaptation.

Formes d'onde de courant et de tension sur un dipôle demi-onde.

Formes d'onde de courant et de tension sur un dipôle demi-onde

Pour une antenne dipôle longue d'une demi-longueur électrique, les réactances inductives et capacitives s'annulent à la fréquence de résonance. Les niveaux de réactance inductifs et capacitifs s'annulant mutuellement, la charge devient purement résistive et cela facilite beaucoup l'alimentation de l'antenne dipôle demi-onde.

Le dipôle est une antenne équilibrée et donc un arrangement d'alimentation équilibré est nécessaire. Cela nécessiterait normalement une forme d'alimentation double ou équilibrée pour être utilisée. Cependant, il est possible d'utiliser un chargeur coaxial si un balun (transformateur symétrique à asymétrique) est utilisé.

Le chargeur coaxial présente une option très intéressante lorsque l'adaptation d'impédance est bonne et que les ondes stationnaires ne sont pas présentes, et il est également beaucoup plus facile de l'adapter à une sortie d'émetteur qui ne souhaite voir qu'une charge résistive. Les charges qui comprennent des réactances entraînent une tension plus élevée des niveaux de courant que l'émetteur peut ne pas être en mesure de tolérer.

L'impédance pour une antenne dipôle demi-onde dans l'espace libre est un dipôle 73 Ω qui présente une bonne correspondance avec le chargeur coaxial 70Ω et c'est l'une des raisons pour lesquelles le câble coaxial avec cette impédance a été choisi pour de nombreuses applications.

Un dipôle demi-onde est souvent alimenté avec une alimentation de 50 Ω. L'antenne présente souvent une très bonne correspondance avec la sienne car la proximité d'autres objets, comme la Terre, le montage de l'antenne, etc. signifie que l'impédance est abaissée en dessous des 73Ω qu'elle présente dans l'espace libre.

Longueur dipôle demi-onde
Bien que le nom du dipôle donne sa longueur approximative, lors de la conception et de la construction d'un vrai dipôle, une longueur plus exacte est nécessaire.

La longueur réelle du dipôle demi-onde est légèrement plus courte qu'une demi-longueur d'onde dans l'espace libre en raison d'un certain nombre d'effets associés au fait que la forme d'onde RF est transportée dans un fil et aussi très probablement pas dans le vide.

Les calculs pour la longueur de l'antenne dipôle demi-onde prennent en compte des éléments tels que le rapport de l'épaisseur ou du diamètre du conducteur à la longueur, la constante diélectrique du milieu autour de l'élément rayonnant, etc.

Dans certains cas, il est nécessaire de raccourcir la longueur d'une antenne dipôle demi-onde. Ceci peut être réalisé en ajoutant une inductance de chargement. Celui-ci est placé dans l'élément rayonnant. Cela fonctionne parce que l'antenne dipôle peut être considérée comme un circuit résonnant composé d'un condensateur et d'une inductance. L'ajout d'une inductance supplémentaire abaissera la fréquence de résonance, c'est-à-dire qu'une longueur d'antenne donnée résonnera à une fréquence inférieure à celle qui serait possible si aucune inductance n'était présente. De cette façon, il est possible de raccourcir la longueur de l'antenne.

Ce principe peut être utilisé pour n'importe quelle forme d'antenne et est souvent utilisé lorsque l'espace est une considération majeure.

Diagramme de rayonnement dipolaire demi-onde et directivité

Il est possible de calculer le diagramme de rayonnement et donc de déterminer la directivité.

Comme on pouvait s'y attendre, la directivité dipolaire demi-onde maximale montre le rayonnement maximal à angle droit par rapport au radiateur principal.

À d'autres angles, l'angle θ dans la formule dipôle demi-onde ci-dessus peut être utilisé pour déterminer l'intensité du champ.

Diagramme polaire dipolaire demi-onde et diagramme de rayonnement.

Diagramme polaire dipôle demi-onde

Il est également possible de visualiser le diagramme de rayonnement en fonction du plan regardant autour de l'antenne dipôle, c'est-à-dire dans le plan coupant le dipôle dans son champ de rayonnement maximal.

Diagramme polaire dipolaire à angle droit par rapport à l'axe de l'antenne.

Diagramme de rayonnement avec l'axe de l'antenne dans / hors de l'écran

Comme on peut le voir, avec l'axe de l'antenne dans / hors de l'écran, le niveau de rayonnement est le même tout autour de l'antenne. Il faut s'y attendre car rien ne permet de distinguer une direction d'une autre ou d'affecter le rayonnement dans différentes directions dans ce plan.

Conseils pratiques
Lors du développement, de la conception et de l'installation d'une antenne dipôle demi-onde, il existe un certain nombre de conseils et astuces généraux qui peuvent être suivis pour garantir des performances optimales. Ce sont au-dessus des normales utilisées pour l'installation d'antenne, par exemple en s'assurant que la hauteur est optimale, etc.

* Utilisez un chargeur équilibré ou un balun:   
L'antenne dipôle est une antenne équilibrée. Il est donc nécessaire d'utiliser un chargeur équilibré, ou si un chargeur coaxial doit être utilisé, alors un balun doit être utilisé - il existe plusieurs types qui peuvent être facilement construits.

* Le dipôle demi-onde n'est pas une demi-onde: une antenne dipôle demi-onde n'a pas la même longueur qu'une demi-longueur d'onde dans l'espace libre. Les effets de fin signifient que la longueur réelle requise est légèrement plus courte.

* Sections maximales actuelles:   

On peut montrer que les zones de l'antenne où le courant est maximal contribuent le plus au rayonnement / réception. Pour assurer le fonctionnement le plus efficace, ces zones doivent être exemptes d'obstacles et avoir la position optimale pour le rayonnement. 

Ceci est plus applicable aux antennes utilisées pour les basses fréquences où les longueurs sont très longues. Pour les antennes VHF et UHF, où les antennes sont beaucoup plus courtes, toute la longueur du dipôle aura probablement une «vue» similaire. Pour les antennes HF, le centre de l'antenne peut parfois être maintenu plus haut que les extrémités et ont donc de meilleures chances de mieux émettre un signal.

* Maximum de tension aux extrémités de l'antenne:   

Les points de tension maximale sont aux extrémités de l'antenne. S'ils sont utilisés pour la transmission, assurez-vous qu'ils ne peuvent pas être touchés accidentellement et assurez-vous également qu'ils sont correctement isolés. Ceci est important lors de l'utilisation d'antennes filaires dont les extrémités sont utilisées comme points d'ancrage. 

Ceux-ci doivent également être éloignés des objets à proximité qui peuvent agir pour absorber l'énergie et désaccorder l'antenne.

L'antenne dipôle demi-onde est probablement la forme la plus utilisée du dipôle - même la forme d'antenne la plus utilisée. Il est simple, efficace et peut être incorporé comme élément entraîné dans de nombreuses autres formes d'antennes, des antennes Yagi aux réflecteurs paraboliques et bien d'autres.

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