آنتن دایپل نیم‌موج (Half-wave dipole)

دایپل نیم‌موج چیست؟

دایپل نیم‌موج (Half-wave dipole) از دو سیم یا لوله‌ی هم‌اندازه تشکیل می‌شود که در یک خط قرار دارند و از وسط تغذیه می‌شوند. طول کل آن تقریباً نصف طول موج فرکانس کاری است؛ یعنی هر بازو حدود یک‌چهارم طول موج است. دایپل پایه‌ی نظری تقریباً همه‌ی آنتن‌هاست و گین آنتن‌های دیگر را هم اغلب نسبت به آن می‌سنجند (واحد dBd).

به خاطر سادگی، هزینه‌ی کم و عملکرد قابل پیش‌بینی، دایپل معمولاً اولین آنتنی است که یک رادیو آماتور تازه‌کار برای باندهای HF می‌سازد؛ و بسیاری از آماتورهای باتجربه هم سال‌ها با همین آنتن ارتباط‌های خوبی برقرار می‌کنند.

طرز کار

وقتی طول دایپل نصف طول موج باشد، آنتن در آن فرکانس «رزونانس» است: جریان در وسط آنتن بیشترین و در دو سر کمترین مقدار را دارد و ولتاژ برعکس، در دو سر بیشترین است. به همین دلیل امپدانس وسط آنتن پایین است (حدود ۷۳ اهم در فضای آزاد) و به‌راحتی با کابل کواکسیال ۵۰ اهم تغذیه می‌شود.

بیشترین تابش در جهت عمود بر سیم است و در امتداد سیم تقریباً تابشی وجود ندارد؛ به همین دلیل الگوی آن از بالا شبیه عدد ۸ است. این حالت فقط وقتی کامل دیده می‌شود که آنتن بلند نصب شده باشد؛ دایپلی که پایین‌تر از یک‌چهارم طول موج نصب شود، تقریباً به همه‌ی جهت‌ها و بیشتر رو به بالا می‌تابد.

فرمول طول و اندازه برای هر باند

طول کامل دایپل از این فرمول به دست می‌آید (طول به متر و فرکانس به مگاهرتز):

L = 143 / f

عدد ۱۴۳ همان ۱۵۰ (نصف طول موج در فضای آزاد) است که به خاطر «اثر انتهایی» حدود ۵ درصد کم شده؛ سیم واقعی ضخامت دارد و دو سرش کمی بلندتر از طول فیزیکی‌اش رفتار می‌کند. هر بازو نصف این مقدار است. چند نمونه:

• ۸۰ متر (۳٫۶۵ مگاهرتز): کل حدود ۳۹٫۲ متر، هر بازو ۱۹٫۶ متر
• ۴۰ متر (۷٫۱ مگاهرتز): کل حدود ۲۰٫۱ متر، هر بازو ۱۰٫۱ متر
• ۲۰ متر (۱۴٫۲ مگاهرتز): کل حدود ۱۰٫۱ متر، هر بازو ۵٫۰۴ متر
• ۱۵ متر (۲۱٫۲ مگاهرتز): کل حدود ۶٫۷۵ متر، هر بازو ۳٫۳۷ متر
• ۱۰ متر (۲۸٫۵ مگاهرتز): کل حدود ۵٫۰۲ متر، هر بازو ۲٫۵۱ متر

این اعداد نقطه‌ی شروع‌اند. ارتفاع نصب، نزدیکی به اجسام، نوع سیم و روکش آن طول نهایی را چند درصد جابه‌جا می‌کنند؛ پس همیشه سیم را کمی بلندتر ببرید و بعد کوتاه کنید.

مواد لازم و ساخت

• سیم مسی افشان یا مفتولی با سطح مقطع ۱٫۵ تا ۲٫۵ میلی‌متر مربع (سیم برق معمولی ساختمان هم جواب می‌دهد)
• یک عایق وسط (یا جعبه‌ی تغذیه با کانکتور SO-239) و دو عایق انتهایی
• بالن جریان ۱:۱ یا چوک کابل کواکسیال
• کابل کواکسیال ۵۰ اهم (RG-58 برای مسیر کوتاه؛ RG-213 یا LMR-400 برای مسیر بلند و توان بیشتر)
• طناب مقاوم در برابر آفتاب برای مهار دو سر

دو سیم را حدود ۵ درصد بلندتر از اندازه‌ی محاسبه‌شده ببرید. یک سر هر سیم را به عایق وسط و سر دیگر را از سوراخ عایق انتهایی رد کنید و برگردانید، طوری که اضافه‌ی سیم بعداً قابل کوتاه کردن یا تا کردن باشد. مغزی کابل به یک بازو و شیلد به بازوی دیگر وصل می‌شود. محل اتصال‌ها را با چسب آب‌بندی یا وارنیش در برابر رطوبت محافظت کنید.

تغذیه، بالن و چوک

دایپل یک آنتن «متقارن» است ولی کابل کواکسیال «نامتقارن». اگر کابل مستقیم وصل شود، بخشی از جریان از روی سطح بیرونی شیلد برمی‌گردد و کابل هم مثل بخشی از آنتن می‌تابد. نتیجه: الگوی تابش کج می‌شود، نویز خانه وارد گیرنده می‌شود و ممکن است RF به داخل اتاق بیسیم برگردد (برق گرفتن لب‌ها از میکروفون، قطع و وصل شدن تجهیزات).

راه‌حل یک بالن جریان ۱:۱ در نقطه‌ی تغذیه است؛ مثلاً ۸ تا ۱۲ دور کابل کواکسیال نازک روی یک هسته‌ی فریت توروئید FT240 با جنس ۳۱ یا ۴۳، یا ساده‌تر، چند دور کابل به شکل حلقه با قطر حدود ۱۵ سانتی‌متر درست زیر آنتن (چوک هوایی؛ برای باندهای بالاتر مؤثرتر است).

نصب و ارتفاع

دایپل را تا جای ممکن بلند و دور از سیم برق، ناودان فلزی و دیوار بتنی نصب کنید. حداقل ارتفاع مناسب یک‌چهارم طول موج است. برای ارتباط داخل کشور روی ۴۰ و ۸۰ متر، دایپل نسبتاً کوتاه (حدود ۰٫۱ تا ۰٫۲ طول موج) به خاطر تابش رو به بالا (NVIS) حتی بهتر جواب می‌دهد. برای ارتباط‌های دور، ارتفاع نیم‌موج و بیشتر ایده‌آل است.

اگر فقط یک دکل یا تیر بلند دارید، می‌توانید وسط آنتن را بالا ببرید و دو سر را پایین‌تر ببندید؛ این شکل «اینورتد V» نام دارد و در مطلب جداگانه‌ی خودش توضیح داده شده است. دو سر دایپل ولتاژ بالایی دارند؛ آن‌ها را دور از دسترس افراد نگه دارید.

تنظیم SWR با کوتاه کردن سیم

با آنتن‌آنالایزر یا رادیو و SWR‌متر، فرکانسی را که SWR در آن کمترین است پیدا کنید. اگر این فرکانس پایین‌تر از فرکانس مورد نظر است، آنتن بلند است و باید کوتاه شود؛ اگر بالاتر است، آنتن کوتاه است. طول جدید تقریباً این است:

L(جدید) = L(فعلی) × f(اندازه‌گیری‌شده) / f(مورد نظر)

مقدار کم‌شده را به‌طور مساوی از دو بازو کم کنید و هر بار فقط کمی کوتاه کنید. ارتفاع آنتن هنگام اندازه‌گیری باید همان ارتفاع نهایی باشد؛ آنتنی که روی زمین تنظیم شود، بالا که برود فرکانسش عوض می‌شود.

مزایا و معایب

• مزایا: بسیار ارزان و ساده، بدون نیاز به تیونر روی باند خودش، عملکرد قابل پیش‌بینی، تطبیق تقریباً مستقیم با کابل ۵۰ اهم، و نیاز نداشتن به سیستم زمین یا رادیال.
• معایب: برای باندهای پایین طولانی است (۸۰ متر حدود ۴۰ متر طول می‌خواهد)، تک‌باند است، و برای عملکرد خوب به دو نقطه‌ی بلند برای بستن دو سر نیاز دارد.

اشتباه‌های رایج

• نگذاشتن بالن یا چوک، و در نتیجه تابش کابل و نویز زیاد
• تنظیم آنتن در ارتفاع کم و بعد بالا بردنش
• کوتاه کردن یک بازو به‌جای هر دو به‌طور مساوی
• عبور دادن بازوها از کنار ناودان، نرده یا سیم‌کشی فلزی
• بریدن سیم درست به اندازه‌ی فرمول، بدون جا برای تنظیم