Pregunta:
¿Cómo el mover un punto de alimentación fuera del centro en un dipolo afecta la frecuencia de resonancia y la carga resistiva?
Bill - K5WL
2013-10-23 02:15:06 UTC
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Específicamente, entiendo que los dipolos OCF cambian la ROE, pero ¿lo hace a través de la reactancia o la resistencia, o ambas?

One responder:
#1
+13
Phil Frost - W8II
2013-10-30 04:44:07 UTC
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Voy a suponer que estamos hablando de dipolos ideales , resonantes .

Considere lo que sucede dentro del dipolo. Digamos que está transmitiendo una portadora. Digamos que en un punto del ciclo de este portador, el voltaje está empujando a todos los portadores de carga hacia la izquierda.

Lo que hace que el dipolo resonante es esto: esos portadores de carga son empujados hacia abajo en el cable. A medida que se acercan al final, se comprimen porque no tienen adónde ir. Esta sobreabundancia de portadores de carga significa un alto voltaje en el extremo del cable. No pueden disparar el extremo del cable, por lo que la ola de fuerza rebota. En un dipolo de media longitud de onda alimentado por el centro, la onda alcanza el punto de alimentación después de haber rebotado en el extremo precisamente cuando el transmisor ha cambiado de fase 180 grados y ahora está tratando de empujar los portadores de carga en la otra dirección. Por lo tanto, la acción de rebote natural hacia adelante y hacia atrás en la antena está en fase con el transmisor, lo que lo ayuda a mover más corriente, con menos voltaje.

Esto explica dos cosas en la prueba de la FCC:

  • La distribución de voltaje en un dipolo de media onda es más alta en los extremos y más baja en el medio.
  • La distribución de corriente es más alta en el medio y más baja en los extremos.

Sabemos que nuestro dipolo de media longitud de onda con alimentación central tiene una impedancia de punto de alimentación de 75Ω. Eso significa que en el punto de alimentación, por cada amperio, hay 75 voltios (piense en la ley de Ohm). Esto es cierto tanto para las mediciones RMS como para cualquier medición instantánea.

Este último bit, que la corriente o voltaje instantáneo en cualquier momento también tiene una relación de 75V a 1A (es decir, 75Ω), es solo otra forma de decir que la impedancia del punto de alimentación es puramente resistiva. Nuestro dipolo ideal en realidad no tiene ninguna resistencia: esta resistencia es la resistencia a la radiación de la antena. La antena crea la ilusión de una resistencia pura a partir de un sistema sintonizado de componentes reactivos que, en resonancia , se cancelan entre sí para dejar solo una impedancia resistiva.

Pero, ¿qué si el punto de alimentación no está en el centro?

Esto en realidad no cambia la frecuencia resonante: solo cambia la impedancia, que permanece resistiva. Considere lo que sucede si acercamos el punto de alimentación un poco más a un extremo: también nos alejamos del otro extremo. Sabemos que en el centro de un dipolo de media onda, la corriente es máxima. Esto tiene sentido, porque después de que los portadores de carga pasan por el centro, ahora están más cerca del otro extremo, acumulando voltaje allí, lo que sirve para ralentizarlos. Entonces, si no estamos en el centro, recibimos menos ayuda con la corriente, pero recibimos más ayuda con el voltaje. Es decir, aumenta la impedancia. Podemos acoplar energía con la misma eficiencia en esta antena, siempre que podamos igualar su impedancia.

La elección común del centro de un dipolo de media onda generalmente se selecciona porque está lo suficientemente cerca de un cable coaxial de 50Ω que las pérdidas son aceptable sin ninguna coincidencia adicional. Wikipedia ofrece las matemáticas para calcular la impedancia en un punto arbitrario para un dipolo de media onda:

$$ R_r = \ frac {75 \ \ Omega} {\ sin ^ 2 (2 x \ pi / \ lambda)} $$

Donde:

  • $ x $ es la distancia desde el final del dipolo, y
  • $ \ lambda $ es la longitud de onda (dos veces la longitud del dipolo).

Por ejemplo, digamos que tenemos un dipolo para $ \ lambda = 100 \: \ mathrm m $. Alimentado en el centro, $ x = 25 $ porque este dipolo de media onda tiene 50 m de largo, por lo que el medio es la mitad, a 25 m del final:

$$ R_r = \ frac {75 \ \ Omega} {\ sin ^ 2 (2 \ cdot 25 \ cdot \ pi / 100)} = 75 \: \ Omega $$

Alimentado 1/3 del camino desde al final, $ x = 50/3 = 16.67 $:

$$ R_r = \ frac {75 \ \ Omega} {\ sin ^ 2 (2 \ cdot 16.67 \ cdot \ pi / 100)} = 100 \: \ Omega $$

Para leer más:

Gracias por explicar las principales preguntas que tuve sobre el TOC.
Phil, una edición sugerida agregó el último párrafo "Se ve un problema ..." - No puedo encontrarle un sentido completo, y creo que quizás quieras revisarlo.
Algo de lo que escribí y el final fue incorrecto, y otras partes se simplificaron demasiado y, de todos modos, solo se relacionaron tangencialmente con la pregunta. Así que lo eliminé y lo reemplacé con algunos ejemplos para aclarar las matemáticas.
La impedancia de un dipolo, medida en CC, será infinita
@Chu De hecho, gracias. ¿Mejor con las ediciones?
Si. Publicación muy interesante: no he visto un análisis de la alimentación descentrada anteriormente.
Vale la pena mencionar que alimentar un dipolo fuera del centro requiere el debido cuidado para evitar corrientes de modo común. Esto se ve agravado por las corrientes desiguales en las patas del punto de alimentación cuando no se alimenta en el centro.
¿Te refieres a impedancias desiguales? Esto ya es un problema cada vez que el cable coaxial alimenta un dipolo. No creo que requiera ningún cuidado adicional además de un estrangulamiento suficiente.


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