Dipole Input Impedance Over Frequency — Lesson 2

Summary

En este video, se explica cómo la impedancia de entrada de una antena dipolo de media onda varía con la frecuencia de conducción, dependiendo de la relación entre la longitud física de la antena y la frecuencia de conducción. Se presentan ecuaciones para calcular tanto la parte real como la imaginaria de la impedancia de entrada, basadas en factores como el número de onda y la resistencia de radiación. Se ilustra cómo el comportamiento de la antena cambia de capacitivo a inductivo con las resonancias a diferentes múltiplos de la longitud de onda, lo que requiere un ajuste adecuado para un funcionamiento eficiente.

Takeaways

• 😀 La impedancia de entrada de un dipolo de media onda a su frecuencia de diseño es de 73 + j 42.5 ohmios.
• 😀 Si la frecuencia de conducción cambia, la longitud del dipolo ya no será de media onda y tanto la parte real como la imaginaria de la impedancia de entrada cambiarán.
• 😀 La parte real de la impedancia de entrada se puede calcular usando una ecuación que depende de la longitud física del dipolo y el número de onda.
• 😀 La resistencia de radiación se calcula con una fórmula que involucra constantes como Euler y la impedancia intrínseca del medio.
• 😀 La parte imaginaria de la impedancia de entrada depende del radio del dipolo y también se calcula mediante una fórmula específica.
• 😀 La impedancia de entrada depende del producto de la constante de onda (k) y la longitud del dipolo (l), en lugar de depender directamente de la longitud física o la frecuencia de conducción individualmente.
• 😀 El valor de k (número de onda) se calcula como 2 pi sobre la longitud de onda (lambda), y se interpreta como un factor de conversión de unidades, no como un cambio en la longitud física del dipolo.
• 😀 La longitud eléctrica (kl) de un dipolo cambia con la frecuencia, lo que significa que la longitud física del dipolo es constante, pero sus propiedades cambian con la frecuencia.
• 😀 El gráfico de la impedancia de entrada respecto a la longitud del dipolo en longitudes de onda muestra que el dipolo es capacitivo a bajas frecuencias, pasa por una resonancia en la frecuencia de media onda, y se vuelve inductivo a frecuencias mayores.
• 😀 La impedancia de entrada real varía significativamente con la frecuencia, alcanzando un valor de aproximadamente 73 ohmios en la frecuencia de media onda y acercándose al infinito positivo a una longitud de onda completa.
• 😀 Para operar un dipolo de manera eficiente a cualquier frecuencia, es necesario hacer coincidir la alimentación con la impedancia de entrada del dipolo en esa frecuencia.

Q & A

¿Qué ocurre con la impedancia de entrada de una antena dipolo cuando cambia la frecuencia de conducción?

Cuando la frecuencia de conducción cambia, la longitud de la antena deja de ser igual a media longitud de onda, lo que provoca cambios tanto en la parte real como en la parte imaginaria de la impedancia de entrada.

¿Cómo se calcula la parte real de la impedancia de entrada de un dipolo?

La parte real de la impedancia de entrada se calcula utilizando una ecuación que depende del número de onda 'k', la longitud fija de la antena 'l' y la resistencia de radiación 'r sub r'.

¿Qué es la resistencia de radiación en el contexto de una antena dipolo?

La resistencia de radiación es una medida de la eficiencia de la antena para convertir energía en radiación. Se calcula utilizando una fórmula que involucra constantes como 'c', la constante de Euler, y 'eta', la impedancia intrínseca del medio.

¿Cómo se calcula la parte imaginaria de la impedancia de entrada de una antena dipolo?

La parte imaginaria de la impedancia de entrada se calcula usando una ecuación que depende del radio de la antena 'a' y otras constantes relacionadas con las propiedades del dipolo.

¿En qué depende la impedancia de entrada de la antena dipolo?

La impedancia de entrada de la antena dipolo depende de la relación entre la longitud física de la antena y la frecuencia de conducción, es decir, depende del producto de la longitud eléctrica 'kl', y no de la longitud física 'l' ni de la frecuencia 'f' por separado.

¿Qué significa el término 'longitud eléctrica' de una antena dipolo?

La longitud eléctrica es el producto de 'k', el número de onda, y 'l', la longitud física de la antena. Depende de la frecuencia de conducción y determina el comportamiento de la antena en términos de resonancia.

¿Cómo cambia el comportamiento de la antena cuando se incrementa la frecuencia de conducción?

Cuando se incrementa la frecuencia de conducción, la longitud eléctrica de la antena aumenta, lo que cambia su comportamiento, pasando de ser capacitiva a inductiva y afectando las características de resonancia de la antena.

¿Qué ocurre en la antena dipolo a frecuencias más altas, como 2 o 3 veces la frecuencia de diseño?

A frecuencias más altas, la antena pasa por resonancias adicionales. Cada múltiplo de media longitud de onda (1, 1.5, 2, etc.) genera un punto de resonancia con variaciones en la impedancia, pasando entre características inductivas y capacitivas.

¿Qué patrón sigue la impedancia de entrada de un dipolo cuando se incrementa la frecuencia?

La impedancia de entrada muestra un patrón de resonancias a cada múltiplo de media longitud de onda. La parte real de la impedancia se incrementa hasta alcanzar valores muy altos en ciertos puntos, como en la resonancia de longitud de onda completa.

¿Cuál es la importancia de emparejar la impedancia de entrada de la antena dipolo con la fuente de alimentación?

Es esencial emparejar la impedancia de entrada de la antena con la impedancia de la fuente de alimentación para maximizar la eficiencia de la transmisión de energía, especialmente en las frecuencias de resonancia de la antena.