Как рассчитать дипольную антенну
Диполь (полуволновой вибратор) — самая простая и базовая антенна: прямой проводник длиной около половины длины волны, разрезанный в центре, куда подключается кабель. Именно от диполя отсчитывают усиление других антенн (в dBd), и именно он служит активным элементом в более сложных конструкциях — например, в антенне Яги-Уда. Диполь легко повторяется из провода или трубки, хорошо согласуется с кабелем 50–75 Ом и не требует сложных согласующих устройств, поэтому его массово применяют для радиосвязи, приёма FM и эфирного ТВ.
Размеры считаются от длины волны. Длина волны λ (в метрах) = 300 ÷ частота в МГц. Геометрическая полуволна равна λ/2, но из-за конечной толщины проводника и краевой ёмкости реальная резонансная длина немного меньше — вводят коэффициент укорочения около 0,95. Отсюда удобная формула: полная длина диполя L (в метрах) ≈ 143 / частота в МГц, а длина каждого из двух плеч = L/2 = 71,5 / частота в МГц. Например, на 145 МГц полная длина L ≈ 986 мм, значит каждое плечо ≈ 493 мм. Калькулятор показывает результат сразу в метрах, сантиметрах и миллиметрах.
Из того же расчёта получаются и родственные антенны. Четвертьволновый штырь — это фактически «половина диполя» над проводящей поверхностью или с противовесами (корпус автомобиля, земля, набор радиалов): его длина равна плечу диполя, то есть примерно 71,5 / f. Петлевой (folded) диполь — это диполь той же полной длины L, но сложенный в вытянутую петлю из двух параллельных проводников; он даёт входное сопротивление около 300 Ом (вчетверо больше обычных ~73 Ом) и удобен для согласования через балун 4:1, поэтому его часто используют в петлевых вибраторах ТВ-антенн и в яги.
Согласование и настройка. Прямой полуволновой диполь имеет сопротивление около 73 Ом и хорошо работает с кабелем 50 или 75 Ом; для симметрии желательно поставить балун 1:1, чтобы оплётка кабеля не становилась частью антенны. Любой расчёт — это только стартовая точка: на резонанс влияют толщина проводника, высота подвеса над землёй и близкие предметы, поэтому готовый диполь настраивают по КСВ (SWR) антенным анализатором или КСВ-метром, понемногу укорачивая или удлиняя плечи до минимума КСВ на рабочей частоте. Если из диполя нужно сделать направленную антенну с усилением, рядом на сайте есть калькулятор антенны Яги-Уда и биквадратной антенны Харченко — сайт работает как хаб калькуляторов антенн.