ARCTICPEAK

~ LA8OKA Martin ~

Halvbølgedipolen.
Dens oppførsel i fritt rom og over jord.

De fleste kjenner godt halvbølgedipolens utstrålingsdiagram i fritt rom siden det gjerne er dette utstålingsdiagrammet det ofte blir referert til i lærebøker. Men dette utstrålingsdiagrammet er ikke så representativt i forhold til hvordan halvbølgedipolen oppfører seg på bakken, spesielt ikke på HF. Men også på VHF og UHF blir halvbølgedipolens utstrålingsdiagram seende ganske annerledes ut når antennen henger over jord.

Først skal vi se på utstrålingsdiagrammet for en halvbølgedipol i fritt rom. I figur 1 kan man lett kjenne igjen det typiske 8 tallet fra lærebøkene. I figur 1 ser man halvbølgedipolen rett ovenfra, dette er halvbølgedipolens utstråling i horisontalplanet. Den blå streken representerer halvbølgedipolen. Den rosa prikken indikerer retningen med mest Gain. I det frie rom har halvbølgedipolen et Gain på 2.14 dBi. I figur 2 ser man utstrålingsdiagrammet når man ser halvbølgedipolen rett inn fra siden, dette er halvbølgedipolens utstråling i vertikalplanet. Her ser man at halvbølgedipolen stråler likt ut i alle retninger, med andre ord, utstrålingsdiagrammet er helt sirkelrundt. Den blå prikken representerer halvbølgedipolen. I figur 3 ser man en tredimensjonal presentasjon av halvbølgedipolens utstrålingsdiagram i fritt rom.


Figur 1: Halvbølgedipolens utstrålingsdiagram i horisontalplanet når den henger i fritt rom.

 


Figur 2: Halvbølgedipolens utstrålingsdiagram i vertikalplanet når den henger i fritt rom.


Figur 3: Halvbølgedipolens utstrålingsdiagram i 3D når den henger i fritt rom.

Så skal vi se litt på halvbølgedipolens utstrålingsdiagram ved 10 bølgelengders høyde over bakken. En høyde som er typisk for VHF og UHF antenner.


Figur 4: Halvbølgedipolens utstrålingsdiagram ved 10 bølgelengders høyde over bakken.

Man kan se at utstrålingsdiagrammet i horisontalplanet ikke har endret seg nevneverdig i forhold til utstrålingen i fritt rom, men utstrålingsdiagrammet i vertikalplanet har endret seg drastisk. Dette skyldes at jorden hindrer antennen i å stråle ut likt i alle retninger, slik den kunne gjøre da den var plassert i det frie rom. Ved denne høyden har halvbølgedipolen maksimal utstråling på 7,7 dBi ved vinkelen 10º.

 


Figur 5: Halvbølgedipolens utstrålingsdiagram ved 2 bølgelengders høyde over bakken.

Senker man halvbølgedipolen ned til 2 bølgelengders høyde så det ikke store endringer i forhold til 10 bølgelengders høyde. Dette er en høyde som kan være typisk for 6 m båndet. Maksimal utstråling er nå 7.0 dBi ved 5º, en vinkel som er ganske gunstig for DX forbindelser.

 


Figur 6: Halvbølgedipolens utstrålingsdiagram ved 1 bølgelengdes høyde over bakken.

Når man senker halvbølgedipolen ytterligere ned til 1 bølgelengdes høyde over bakken, så ser man at endringene begynner å bli større. Utstrålingen i horisontalplanet er fremdeles ganske lik utstrålingen i fritt rom, men kløften mellom de to hovedlobene er ikke lengre så skarp. I vertikalplanet ser man at vinkelen for maksimal utstrålingen har begynt å stige. Maksimal utstråling er nå 7,6 dBi ved en vinkel på 15º. Ved 45º har man fått 2 tydelige sekundærlober.

 


Figur 7: Halvbølgedipolens utstrålingsdiagram ved 3/4 bølgelengdes høyde over bakken.

Ved trekvart bølgelengdes høyde over bakken er kløften mellom hovedlobene i horisontalplanet enda mindre skarpe, og i vertikalplanet har vinkelen for maksimal utstråling økt ytterligere til 20º. Maksimalt gain er 7,2 dBi. De to sekundærlobene i vertikalplanet har nå smeltet sammen til en sekundærlobe med maksimal utstråling ved 90º.

 


Figur 8: Halvbølgedipolens utstrålingsdiagram ved 1/2 bølgelengdes høyde over bakken.

Ved en halv bølgelengdes høyde er skillet mellom hovedlobene i horisontalplanet nesten utvisket, og sekundærloben i vertikalplanet er nesten forsvunnet. Gainet er fremdeles ganske bra med 7,3 dBi. Vinkelen for maksimal utstråling har nå økt til 30º. Figur 6, 7 og 8 representerer typiske situasjoner for halvbølgedipoler på øvre HF båndene (20 m - 10 m).

 


Figur 9: Halvbølgedipolens utstrålingsdiagram ved 1/4 bølgelengdes høyde over bakken.

Ved en kvart bølgelengdes høyde er hovedlobene i horisontalplanet smeltet helt sammen. Det samme har skjedd i vertikalplanet. Halvbølgedipolen er nå nesten helt rundstrålende. Gainet har nå begynt å synke og er nå på 5,8 dBi og vinkelen for maksimal utstråling har økt til 60º. Dette er en typisk situasjon for mange på halvbølgedipoler på 80 m og 40 m.

 


Figur 10: Halvbølgedipolens utstrålingsdiagram ved 1/10 bølgelengdes høyde over bakken.

Ved en tiendedels bølgelengdes høyde over bakken er halvbølgedipolen helt rundstrålende og vinkelen for maksimal utstråling har nå nådd det maksimale på 90º. Dette gjør at halvbølgedipolen ved 0,1 bølgelengdes høyde egner seg ypperlig for NVIS for lave HF frekvenser. Gainet er nå falt til 3,9 dBi. Dette er en typisk situasjon for mange halvbølgedipoler på 80 m.

 

Høyde: Gain: Utstrålingsvinkel:
Fritt rom 2,14 dBi
10 λ 7,7 dBi 10º
2 λ 7,0 dBi
1 λ 7,6 dBi 15º
¾  λ 7,2 dBi 20º
½ λ 7,3 dBi 30º
¼ λ 5,8 dBi 60º
0,1 λ 3,9 dBi 90º

Tabell 1: Oversikttabell over maksimal utstrålingsvinkel og gain i forhold til høyden over bakken for en halvbølgedipol.

 

Høyde: Impedans: SWR [50Ω]:
Fritt rom 72Ω 1,44
10 λ 72Ω 1,44
2 λ 72Ω 1,44
1 λ 71Ω 1,42
¾  λ 73Ω 1,46
½ λ 68Ω 1,36
¼ λ 78Ω 1,58
0,1 λ 54Ω 1,07

Tabell 2: Oversiktstabell over impedans og SWR i forhold til høyden over bakken for en halvbølgedipol.

Høyden over bakken påvirker kun i liten grad halvbølgedipolens impedans. Men resonansfrekvensen til halvbølgedipolen blir ganske mye påvirket av halvbølgedipolens høyde og omgivelsene, derfor gjelder alltid det gode gamle trikset at man alltid lager halvbølgedipolen litt lengre enn det man behøver før man henger den opp, for deretter å klippe den til lavest SWR. Halvbølgedipolens effektivitet og utstråling er også relativt uavhengig av jordforholdene, men jordforholdene påvirkerer resonansfrekvensen og halvbølgedipolens impedans.

Invertert V eller vanlig "flat" halvbølgedipol?
Invertert V - Analyse av en halvbølgedipol for 20 m

Et par enkle oppskrifter på hvordan du selv kan lage dine egne halvbølgedipoler for radioamatørenes HF bånd finner du her:
Dipol antenner
Dipolantenner for HF båndene.

Dersom man har det trangt og ønsker å komme seg på lufta på 80 m så er det et forslag til en alternativ måte å henge opp dipoler på her:
En 80 m dipolantenne for trange steder.

73 de LA8OKA Martin

Denne siden ble sist oppdatert  02.11.15