Calculadora de antena monopolo / chicote

Um monopolo é um único condutor vertical de altura $h$ alimentado contra um plano de terra: um chicote de carro, um pato de borracha portátil sobre sua própria caixa, uma antena de plano de terra de um quarto de onda em um mastro. Sobre um plano infinito e perfeitamente condutor, o solo age como um espelho. A corrente no elemento e sua imagem formam um dipolo centralizado de comprimento $2h$, então o monopolo irradia para a metade superior do espaço exatamente como esse dipolo.

Essa imagem fornece todo o cálculo. O monopolo tem metade da impedância de entrada do dipolo e o dobro de sua diretividade, porque o mesmo campo preenche metade do espaço:

O dipolo é obtido pelo método da FEM induzida com uma corrente sinusoidal, conforme fornece Balanis, com $k = 2\pi/\lambda$, $l = 2h$, raio do fio $a$ e as integrais de seno e cosseno Si e Ci:

$R_r$ e $X_m$ são referidos ao máximo de corrente. A divisão por $\sin^2(kh)$ os remete à base, onde está a alimentação. Para um monopolo de um quarto de onda, os dois são iguais, e o resultado são os familiares $36.5 + j21.3\ \Omega$ e 5,16 dBi: metade do dipolo de meia onda $73.1 + j42.5\ \Omega$, duas vezes sua diretividade de 1,64. A reatância positiva é o motivo pelo qual um chicote ressonante de um quarto de onda é cortado alguns por cento mais curto do que $\lambda/4$; quanto mais espesso o fio, mais ele deve ser encurtado.

Chicotes curtos e carga na base

Abaixo de um quarto de onda, a resistência de entrada cai rapidamente, em direção a $R_{in} \approx 40\pi^2 (h/\lambda)^2$, e a reatância se torna grande e capacitiva. Uma bobina de carga na base a cancela:

A calculadora informa essa indutância sempre que a reatância é capacitiva e zero quando o elemento já é indutivo, o que exige encurtamento.

Validade

O modelo pressupõe um fio fino: o raio do condutor não deve exceder 0,0159 λ, o limite de fio fino $2\pi a/\lambda \le 0.1$ que o NEC-2 também usa. Perto de uma altura de meio comprimento de onda, ou qualquer múltiplo dele, a corrente base desaparece e a impedância modelada aumenta sem limites. Dentro de 0,08 λ de tal altura, a calculadora avisa que a impedância não é um valor de projeto e dentro de 0,01 λ ela não relata nenhum valor. O chão é perfeito e infinito. Radiais, planos de terra finitos, tetos de carros e terra com perdas não são modelados; para esses, abra o simulador de antenas nesta página. O fator de velocidade apenas reduz o comprimento de corte de um quarto de onda; a impedância é calculada para o elemento conforme inserido.