ในวิทยุและโทรคมนาคมเสาอากาศไดโพลหรือดับเบิลเล็ต^{[ 1 ]} เป็นหนึ่งในสองประเภทของเสาอากาศ ที่ง่ายที่สุดและใช้กันอย่างแพร่หลาย อีกประเภท หนึ่งคือ เสาอากาศ โมโนโพล [ ^{2 ] [ 3 ] ได}โพลเป็นเสาอากาศประเภทหนึ่งที่สร้างรูปแบบการแผ่รังสีที่ใกล้เคียงกับไดโพลไฟฟ้าพื้นฐานที่มีโครงสร้างการแผ่รังสีที่รองรับกระแสไฟฟ้าในสายส่งที่มีพลังงานจนกระแสไฟฟ้ามีเพียงจุดเดียวที่ปลายสุดแต่ละด้าน^{[ a ]} ​​เสาอากาศไดโพลโดยทั่วไปประกอบด้วยองค์ประกอบนำไฟฟ้าที่เหมือนกันสองชิ้น^{[ 5 ]}เช่น ลวดหรือแท่งโลหะ^{[ 2 ] [ 6 ] [ 7 ] (หน้า3 )}กระแสไฟฟ้าจากเครื่องส่งสัญญาณจะถูกส่งผ่าน หรือสำหรับเสาอากาศรับสัญญาณ สัญญาณเอาต์พุตไปยังเครื่องรับจะถูกส่งผ่านระหว่างครึ่งทั้งสองของเสาอากาศ แต่ละด้านของสายป้อนไปยังเครื่องส่งหรือเครื่องรับจะเชื่อมต่อกับตัวนำตัวใดตัวหนึ่ง สิ่งนี้แตกต่างจากเสาอากาศโมโนโพลซึ่งประกอบด้วยแท่งหรือตัวนำเดี่ยวที่มีด้านหนึ่งของสายป้อนเชื่อมต่ออยู่ และอีกด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับกราวด์บางประเภท^{[ 7 ]}ตัวอย่างทั่วไปของไดโพลคือเสาอากาศโทรทัศน์แบบหูกระต่าย ที่พบในโทรทัศน์แบบกระจายเสียง ไดโพลทั้งหมดเทียบเท่าทางไฟฟ้ากับโมโนโพล สองตัว ที่ติดตั้งต่อกันและป้อนด้วยเฟสตรงข้าม โดยระนาบกราวด์ระหว่างกันนั้นถูกทำให้เป็นเสมือนโดยโมโนโพลที่อยู่ตรงข้าม

ไดโพลเป็นเสาอากาศประเภทที่ง่ายที่สุดในเชิงทฤษฎี^{[ 1 ]}โดยทั่วไปประกอบด้วยตัวนำสองตัวที่มีความยาวเท่ากันวางต่อกันโดยมีสายป้อนเชื่อมต่อระหว่างกัน^{[ 8 ] [ 9 ]} ไดโพลมักใช้เป็นเสาอากาศแบบเรโซแนนซ์หากจุดป้อนของเสาอากาศดังกล่าวลัดวงจร เสาอากาศจะสามารถเกิดเรโซแนนซ์ที่ความถี่เฉพาะได้ เช่นเดียวกับสาย กีตาร์ ที่ถูกดีด การใช้เสาอากาศที่ความถี่ประมาณนั้นมีข้อดีในแง่ของอิมพีแดนซ์จุดป้อน (และอัตราส่วนคลื่นนิ่ง ) ดังนั้นความยาวจึงถูกกำหนดโดยความยาวคลื่น(หรือความถี่) ที่ต้องการใช้งาน^{[ 2 ]} ที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดคือ ไดโพลครึ่งคลื่น แบบ ป้อนตรงกลางซึ่งมีความยาวน้อยกว่าครึ่งความยาวคลื่นเล็กน้อยรูปแบบการแผ่รังสีของไดโพลครึ่งคลื่นจะมีค่าสูงสุดในทิศทางตั้งฉากกับตัวนำ ลดลงเหลือศูนย์ในทิศทางแกน ดังนั้นจึงเป็นเสาอากาศแบบรอบทิศทางหากติดตั้งในแนวตั้ง หรือ (โดยทั่วไป) เป็นเสาอากาศ แบบทิศทางอ่อน หากติดตั้งในแนวนอน^{[ 10 ]}

แม้ว่าอาจจะใช้เป็นเสาอากาศแบบเดี่ยวที่มีอัตราขยายต่ำแต่ไดโพลยังถูกใช้เป็นองค์ประกอบขับเคลื่อนในการออกแบบเสาอากาศที่ซับซ้อนกว่า^{[ 2 ] [ 5 ]}เช่นเสาอากาศ Yagiและอาร์เรย์ ขับเคลื่อน เสาอากาศไดโพล (หรือการออกแบบที่ได้มาจากเสาอากาศไดโพล รวมถึงโมโนโพล) ใช้ในการป้อนเสาอากาศทิศทางที่ซับซ้อนกว่า เช่นเสาอากาศฮอร์นตัวสะท้อนพาราโบลาหรือตัวสะท้อนมุมวิศวกรวิเคราะห์เสาอากาศแนวตั้ง (หรือโมโนโพล อื่นๆ ) โดยพิจารณาจากเสาอากาศไดโพลซึ่งเป็นครึ่งหนึ่งของเสาอากาศไดโพล

นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันไฮน์ริช เฮิรตซ์เป็นคนแรกที่สาธิตการมีอยู่ของคลื่นวิทยุในปี พ.ศ. 2430 โดยใช้สิ่งที่เรารู้จักกันในปัจจุบันว่าเสาอากาศไดโพล (ที่มีการโหลดปลายแบบคาปาซิทีฟ) ในทางกลับกันกูกลิเอลโม มาร์โคนีพบโดยการทดลองว่าเขาสามารถต่อสายดินเครื่องส่งสัญญาณ (หรือด้านใดด้านหนึ่งของสายส่ง หากใช้) โดยไม่ต้องใช้เสาอากาศครึ่งหนึ่ง จึงทำให้เกิด เสาอากาศ แนวตั้งหรือเสาอากาศโมโนโพล [ ^{7 ] (หน้า3 )} สำหรับความถี่ต่ำที่มาร์โคนีใช้เพื่อให้สามารถสื่อสารทางไกลได้ รูปแบบนี้จึงใช้งานได้จริงมากกว่า เมื่อวิทยุเปลี่ยนไปใช้ความถี่สูงขึ้น (โดยเฉพาะ การส่งสัญญาณ VHFสำหรับวิทยุ FM และโทรทัศน์) การใช้เสาอากาศขนาดเล็กกว่ามากที่อยู่บนยอดหอคอยทั้งหมดจึงเป็นประโยชน์มากกว่า จึงต้องใช้เสาอากาศไดโพลหรือรูปแบบต่างๆ ของมัน

ในยุคแรกเริ่มของวิทยุ เสาอากาศแบบมาร์โคนี (โมโนโพล) และเสาอากาศแบบดับเบิล (ไดโพล) ถูกมองว่าเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่แตกต่างกัน แต่ในปัจจุบัน เสาอากาศแบบโมโนโพลนั้นถูกเข้าใจว่าเป็นกรณีพิเศษของเสาอากาศแบบไดโพลที่มีส่วนประกอบเสมือนอยู่ใต้ดิน

ไดโพลสั้น คือ ไดโพลที่เกิดจากตัวนำสองตัวที่มีความยาวรวมℓน้อยกว่าครึ่งความยาวคลื่นอย่างมาก( ⁠1/2( λ )ไดโพลสั้นบางครั้งถูกใช้ในงานที่ไดโพลครึ่งคลื่นแบบเต็มความยาวมีขนาดใหญ่เกินไป สามารถวิเคราะห์ได้ง่ายโดยใช้ผลลัพธ์ที่ได้ด้านล่างสำหรับไดโพลเฮิรตซ์ ซึ่งเป็นสิ่งสมมติ เนื่องจากสั้นกว่าเสาอากาศแบบเรโซแนนซ์ (ยาวครึ่งความยาวคลื่น) อิมพีแดนซ์จุดป้อนจึงรวมถึงรีแอกแทนซ์คาปาซิทีฟ ขนาดใหญ่ ซึ่งต้องใช้ขดลวดโหลดหรือเครือข่ายจับคู่แบบอื่นเพื่อให้ใช้งานได้จริง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในฐานะเสาอากาศส่งสัญญาณ

ในการหาสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กระยะไกลที่เกิดจากไดโพลสั้น เราใช้ผลลัพธ์ที่แสดงด้านล่างสำหรับไดโพลเฮิรตซ์ (องค์ประกอบกระแสขนาดเล็กมาก) ที่ระยะrจากกระแสและทำมุมθกับทิศทางของกระแส ดังนี้: ^{[ 11 ] (p132)}

${\displaystyle {\begin{aligned}H_{\mathrm {\phi } }\quad &=\quad j\ {\frac {\ I_{\mathrm {h} }\ \ell \ k\ }{4\pi \ r}}\ e^{\ j\ \left(\omega t\ -\ kr\right)}\ \sin(\ \theta \ )\\E_{\mathrm {\theta } }\quad &=\quad \zeta _{\mathrm {o} }\ H_{\mathrm {\phi } }\quad =\quad j\ {\frac {\ \zeta _{\mathrm {o} }\ I_{\mathrm {h} }\ \ell \ k\ }{4\pi \ r}}\ e^{\ j\ \left(\omega t\ -\ kr\right)}\ \sin(\ \theta \ )~.\end{aligned}}}$

โดยที่ตัวแผ่รังสีประกอบด้วยกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านความยาวสั้นๆℓและ ใน ทางอิเล็กทรอนิกส์จะใช้สัญลักษณ์ทางคณิตศาสตร์iแทนรากที่สองของ−1 ω คือความถี่เชิงมุม (เรเดียน) และkคือเลขคลื่นζ ₀คืออิ ม พีแดนซ์ของพื้นที่ว่างซึ่งเป็นอัตราส่วนของความแรงสนามไฟฟ้าต่อสนามแม่เหล็กของคลื่นระนาบในพื้นที่ว่าง ${\displaystyle \ I_{\mathrm {h} }\ e^{\ j\omega t}\ }$${\displaystyle \ j^{2}\equiv -1\ }$${\displaystyle \omega \equiv 2\pi f\ }$${\displaystyle \ k\equiv 2\pi /\lambda \ }$   ${\displaystyle \ \zeta _{\mathrm {o} }\approx 376.7\ {\mathsf {\Omega }}\ }$

จุดป้อนกระแสโดยทั่วไปจะอยู่ที่กึ่งกลางของไดโพล ดังแสดงในแผนภาพ กระแสตามแขนของไดโพลสามารถอธิบายได้โดยประมาณว่าเป็นสัดส่วนกับ โดยที่zคือระยะห่างจากปลายแขนที่ใกล้ที่สุด ในกรณีของไดโพลสั้น กระแสจะลดลงเชิงเส้นจากที่จุดป้อนกระแสไปเป็นศูนย์ที่ปลายแขน ดังนั้นจึงเทียบได้กับไดโพลแบบเฮิรตซ์ที่มีกระแสประสิทธิผลI _hเท่ากับกระแสเฉลี่ยที่ไหลผ่านตัวนำ ดังนั้นด้วยการแทนค่าดังกล่าว สมการข้างต้นจึงประมาณสนามที่เกิดจากไดโพลสั้นที่ป้อนกระแสได้อย่างใกล้เคียง${\displaystyle \ \sin(\ k\ z\ )\ }$${\displaystyle \ I_{\mathrm {o} }\ }$${\textstyle \ I_{\mathrm {h} }={\tfrac {\ 1\ }{2}}\ I_{\mathrm {o} }~.}$${\displaystyle \ I_{\mathrm {o} }~.}$

จากสนามที่คำนวณไว้ข้างต้น เราสามารถหาฟลักซ์ การแผ่รังสี (กำลังต่อหน่วยพื้นที่) ณ จุดใดๆ ก็ได้ โดยหาจากขนาดของส่วนจริงของเวกเตอร์พอยน์ติง S ซึ่งกำหนดโดยเนื่องจากEและHตั้งฉากกันและมีเฟสตรงกัน จึงไม่มีส่วนจินตนาการ และผลคูณไขว้เท่ากับตัวประกอบเฟส (เลขชี้กำลัง) หักล้างกัน เหลือเพียง: ${\textstyle \ {\tfrac {\ 1\ }{2}}\mathbf {E} \times \mathbf {H} ^{*}~.}$${\textstyle \ {\tfrac {\ 1\ }{2}}\ E_{\mathrm {\theta } }\ H_{\mathrm {\phi } }^{*}\ ;}$

${\displaystyle {\begin{aligned}S&={\frac {\ 1\ }{2}}\ E_{\mathrm {\theta } }\ H_{\mathrm {\phi } }^{*}&={\frac {\ 1\ }{2}}\ {\frac {\ \zeta _{\mathrm {o} }\ I_{\mathrm {h} }^{2}\ \ell ^{2}\ k^{2}\ }{(4\pi r)^{2}}}\ \sin ^{2}\!(\ \theta \ )&={\frac {\ \zeta _{\mathrm {o} }\ }{32}}\ I_{\mathrm {o} }^{2}\ \left({\frac {\ \ell \ }{\lambda }}\right)^{2}\ {\frac {1}{\ r^{2}}}\ \sin ^{2}\!(\ \theta \ )~.\end{aligned}}}$

ขณะนี้เราได้แสดงฟลักซ์ในรูปของกระแสจุดป้อนI _oและอัตราส่วนของความยาวไดโพลสั้นℓต่อความยาวคลื่นของรังสีλ แล้ว จะเห็นได้ว่า รูปแบบการแผ่รังสีที่กำหนดโดยนั้นคล้ายคลึงกับ และมีทิศทางน้อยกว่าเล็กน้อยเมื่อเทียบกับไดโพลครึ่งคลื่น ${\displaystyle \ \sin ^{2}\!(\ \theta \ )\ }$

เมื่อใช้สูตรข้างต้นสำหรับการแผ่รังสีในระยะไกลสำหรับกระแสจุดป้อนที่กำหนด เราสามารถอินทิเกรตตลอดทุกมุมตันเพื่อหาพลังงานที่แผ่รังสีทั้งหมดได้

${\displaystyle P_{\text{total}}={\frac {\ \pi \ }{12}}\ \zeta _{\mathrm {o} }\ I_{\mathrm {o} }^{2}\ \left({\frac {\ell }{\lambda }}\right)^{2}~.}$

จากนั้นจึงสามารถอนุมานความต้านทานการแผ่รังสีได้ซึ่งเท่ากับส่วนต้านทาน (ส่วนจริง) ของอิมพีแดนซ์จุดป้อน โดยไม่คำนึงถึงส่วนประกอบเนื่องจากการสูญเสียโอห์มิก (ซึ่งสันนิษฐานว่ามีค่าน้อยกว่า) เมื่อกำหนดให้P _รวมเท่ากับกำลังไฟฟ้าที่จ่าย ณ จุดป้อนเราจะได้ว่า: ${\textstyle \ {\tfrac {\ 1\ }{2}}\ I_{\mathrm {o} }^{2}\ R_{\mathrm {radiation} }\ }$

${\displaystyle \ R_{\mathrm {radiation} }={\frac {\ \pi \ }{6}}\ \zeta _{\mathrm {o} }\ \left({\frac {\ell }{\lambda }}\right)^{2}\approx \left({\frac {\ell }{\lambda }}\right)^{2}(197\ \Omega )~.}$

เช่นเดียวกัน การประมาณค่าเหล่านี้จะมีความแม่นยำมากเมื่อℓ ≪ ⁠1/2⁠ λ .ตั้งค่า ℓ = ⁠1/2แม้ว่าการใช้ ค่าλจะไม่ถูกต้องนักสำหรับเศษส่วนของความยาวคลื่นที่มากขนาดนี้ แต่สูตรนี้จะทำนายค่าความต้านทานการแผ่รังสีได้ 49 โอห์ม แทนที่จะเป็นค่าจริง 73 โอห์ม ที่เกิดจากไดโพลครึ่งคลื่น เมื่อใช้กระแสไซน์แบบหนึ่งในสี่คลื่นที่ถูกต้องกว่า

การสั่นพ้องพื้นฐานของตัวนำเชิงเส้นบางๆ เกิดขึ้นที่ความถี่ซึ่งความยาวคลื่นในพื้นที่ว่างเป็นสองเท่าของความยาวลวด กล่าวคือ เมื่อตัวนำนั้น⁠1/2ความยาวคลื่นยาว เสาอากาศได โพลมักใช้ที่ความถี่ประมาณนั้น จึงเรียกว่า เสาอากาศ ไดโพลครึ่งคลื่นกรณีสำคัญนี้จะกล่าวถึงในส่วนถัดไป

ตัวนำเชิงเส้นบางที่มีความยาวจะเกิดการสั่นพ้องที่ความยาวใดๆ ที่เป็นจำนวนเต็มเท่าของครึ่งความยาวคลื่น: ${\displaystyle \ \ell \ }$

${\displaystyle \ \ell =n\times {\frac {\ \lambda \ }{2}}\ }$

โดยที่nเป็นจำนวนเต็ม λ คือความยาวคลื่น และcคือความเร็วลดลงของคลื่นวิทยุในตัวนำที่แผ่รังสี ( c ≈ 97% × co _ซึ่งเป็นความเร็วแสง ) อย่างไรก็ตาม สำหรับไดโพลที่ป้อนตรงกลางนั้น มีความแตกต่างกันอย่างมากระหว่างnที่เป็นจำนวนคี่หรือจำนวนคู่ ไดโพลที่มี ความยาวเป็นจำนวน คี่ของครึ่งความยาวคลื่นจะมีค่าอิมพีแดนซ์ ณ จุดขับต่ำพอสมควร (ซึ่งเป็นความต้านทานล้วนที่ความถี่เรโซแนนซ์นั้น) แต่ไดโพลที่มี ความยาวเป็นจำนวน คู่ของครึ่งความยาวคลื่น นั่นคือจำนวนเต็มของความยาวคลื่น จะมี ค่าอิมพีแดนซ์ ณ จุดขับ สูง (แม้ว่าจะเป็นความต้านทานล้วนที่ความถี่เรโซแนนซ์นั้นก็ตาม) ${\displaystyle \ \lambda ={\frac {\ c\ }{f}}\ }$

ตัวอย่างเช่น เสาอากาศไดโพลแบบเต็มคลื่นสามารถสร้างได้โดยใช้ตัวนำครึ่งความยาวคลื่นสองตัววางต่อกันจนมีความยาวรวมประมาณซึ่งจะให้กำลังขยายเพิ่มขึ้นประมาณ 2 dB เมื่อเทียบกับเสาอากาศไดโพลครึ่งคลื่น เสาอากาศไดโพลแบบเต็มคลื่นสามารถใช้ในการออกอากาศคลื่นสั้นได้ก็ต่อเมื่อทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางที่มีประสิทธิภาพมีขนาดใหญ่มากและใช้สายส่งแบบสมดุลที่มีอิมพีแดนซ์สูง เสาอากาศไดโพลแบบกรงมักถูกใช้เพื่อให้ได้เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ ${\displaystyle \ \ell \approx \lambda \ .}$

เอ​5/4เสาอากาศไดโพลแบบ คลื่นยาวมีอิมพีแดนซ์จุดป้อนสัญญาณที่ต่ำกว่ามาก แต่ไม่ใช่ความต้านทานล้วนๆ ซึ่งต้องใช้เครือข่ายจับคู่กับอิมพีแดนซ์ของสายส่ง อัตราขยายของมันสูงกว่าเสาอากาศไดโพลแบบครึ่งคลื่นประมาณ 3 dB ซึ่งเป็นอัตราขยายสูงสุดของเสาอากาศไดโพลที่มีความยาวใกล้เคียงกัน

อัตราขยายของเสาอากาศไดโพล^{[ 11 ]}

ความยาวในหน่วยความยาวคลื่น ${\displaystyle \ \ell \ }$	อัตรา ขยายทิศทาง(dBi)	หมายเหตุ
≪ 0.5	1.76	ประสิทธิภาพต่ำ
0.5	2.15	พบได้บ่อยที่สุด
1.0	4.0	เฉพาะกับไดโพลไขมันเท่านั้น
1.25	5.2	ผลกำไรสูงสุด
1.5	3.5	ฮาร์โมนิกที่สาม
2.0	4.3	ไม่ได้ใช้

เสาอากาศไดโพลที่มีความยาวเหมาะสมอื่นๆ ไม่ได้ให้ประโยชน์เพิ่มเติมและไม่ค่อยได้ใช้ อย่างไรก็ตาม บางครั้งก็มีการใช้ประโยชน์จากเรโซแนนซ์โอเวอร์โทนของเสาอากาศไดโพลครึ่งคลื่นที่ความถี่คี่เท่าของความถี่พื้นฐาน ตัวอย่างเช่น เสาอากาศ วิทยุสมัครเล่น ที่ออกแบบเป็นไดโพลครึ่งคลื่นที่ 7 MHz ก็สามารถใช้เป็น ⁠ได้เช่นกัน3/2ไดโพล คลื่น -ที่ 21 MHz ในทำนองเดียวกัน เสาอากาศโทรทัศน์ VHF ที่มีการสั่นพ้องที่ย่านความถี่โทรทัศน์ VHF ต่ำ (ศูนย์กลางอยู่ที่ประมาณ 65 MHz) ก็จะมีการสั่นพ้องที่ย่านความถี่โทรทัศน์ VHF สูง (ประมาณ 195 MHz) ด้วยเช่นกัน

เสาอากาศไดโพลครึ่งคลื่นประกอบด้วยตัวนำความยาวหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นสองตัววางต่อกัน โดยมีความยาวรวมประมาณℓ = ⁠1/2⁠ λการกระจายกระแสในปัจจุบันเป็นแบบคลื่นนิ่งโพล โดยมีจุดบัพที่ปลายแต่ละด้านและจุดปฏิบัพ (กระแสสูงสุด) ที่จุดศูนย์กลาง (จุดป้อน): ^{[ 12 ] (หน้า 98–99)}

${\displaystyle I(z)=I_{0}\cos(\omega t)\cos(kz)\ ,}$

โดยที่k = ⁠2π​/λและ zวิ่งจาก ⁠−+1/2ℓถึง ⁠ ++1/2ℓ .​

ในระยะไกล รูปแบบการแผ่รังสีนี้จะสร้างสนามไฟฟ้าที่กำหนดโดย^{[ 12 ] (หน้า 98–99)}

${\displaystyle \ E_{\theta }={\frac {\ \zeta _{0}I_{0}\ }{2\pi r}}\ {\frac {\ \cos \left({\frac {\pi }{2}}\ \cos \theta \right)\ }{\sin \theta }}\ \sin {(\omega t-kr)}~.}$

ปัจจัยทิศทางเกือบจะเหมือนกับsin θที่ใช้กับไดโพลสั้น ส่งผลให้รูปแบบการแผ่รังสีคล้ายคลึงกันมากดังที่กล่าวไว้ข้างต้น^{[ 12 ] (หน้า 98–99)}${\textstyle \ {\frac {\cos \left[\ {\tfrac {\pi }{2}}\ \cos \theta \ \right]}{\sin \theta }}\ }$

การคำนวณเชิงตัวเลขของกำลังที่แผ่รังสีออกมาเหนือมุมตันทั้งหมด ดังที่เราได้ทำกับไดโพลสั้น จะได้ค่ากำลังรวมP _totalที่แผ่รังสีออกมาจากไดโพลที่มีกระแสสูงสุดI ₀ดังรูปแบบที่ระบุไว้ข้างต้น การหารP _totalด้วย ค่าเฉลี่ย ของฟลักซ์ที่ระยะไกล จะได้ค่าฟลักซ์ที่ระยะทางไกล โดยเฉลี่ยจากทุกทิศทาง การหารฟลักซ์ใน ทิศทาง θ = 0 (ซึ่งมีค่าสูงสุด) ที่ระยะทางไกลนั้นด้วยค่าเฉลี่ยของฟลักซ์ จะพบว่าค่าการขยายทิศทางเท่ากับ 1.64 ซึ่งสามารถคำนวณได้โดยตรงโดยใช้การอินทิเกรตโคไซน์เช่น กัน${\textstyle \ {\frac {\ |E_{\theta }|^{2}\ }{2\zeta _{0}}}\ }$${\textstyle 4\pi r^{2}}$

${\displaystyle G={\frac {4}{\ \operatorname {Cin} (2\pi )\ }}\approx 1.64~}$(2.15 dBi)

(  รูป แบบ Cin( x )ของอินทิกรัลโคไซน์ไม่เหมือนกับ รูปแบบ Ci( x )ทั้งสองแตกต่างกันด้วยลอการิทึม ทั้งMATLABและMathematicaมีฟังก์ชันในตัวที่คำนวณCi( x ) ได้ แต่ไม่มีCin( x )ดูหน้า Wikipedia เกี่ยวกับอินทิกรัลโคไซน์สำหรับความสัมพันธ์ระหว่างฟังก์ชันเหล่านี้  )

ตอนนี้เราสามารถหาค่าความต้านทานการแผ่รังสีได้เช่นเดียวกับที่เราทำสำหรับไดโพลสั้น โดยการแก้สมการ:

${\displaystyle P_{\mathsf {total}}={\frac {1}{2}}I_{0}^{2}R_{\mathsf {radiation}}\ }$

เพื่อให้ได้มา:

${\displaystyle R_{\mathsf {radiation}}\approx 73.1\ {\mathsf {\Omega }}~.}$

การใช้วิธี EMF เหนี่ยวนำ^{[ 11 ] (p224)}ส่วนจริงของอิมพีแดนซ์จุดขับเคลื่อนสามารถเขียนได้ในรูปของอินทิกรัลโคไซน์เช่นกัน ซึ่งจะได้ผลลัพธ์เดียวกัน:

${\displaystyle R_{\mathsf {radiation}}={\frac {\zeta _{0}}{\ 4\pi \ }}\operatorname {Cin} (2\pi )={\frac {\zeta _{0}}{\ 4\pi \ }}\int _{0}^{2\pi }{\frac {\ 1-\cos \theta \ }{\theta }}\ \mathrm {d} \theta \ \approx \ 73.1\ {\mathsf {\Omega }}~.}$

ถ้าไดโพลครึ่งคลื่นถูกป้อนกระแสที่จุดอื่นที่ไม่ใช่จุดศูนย์กลาง ความต้านทานที่จุดป้อนกระแสก็จะสูงขึ้น ความต้านทานการแผ่รังสีมัก จะ แสดงโดยเทียบกับกระแสสูงสุดที่ไหลผ่านองค์ประกอบของเสาอากาศ ซึ่งสำหรับไดโพลครึ่งคลื่น (และเสาอากาศอื่นๆ ส่วนใหญ่) ก็คือกระแสที่จุดป้อนกระแสเช่นกัน อย่างไรก็ตาม ถ้าไดโพลถูกป้อนกระแสที่จุดอื่นซึ่งอยู่ห่างจากกระแสสูงสุด (จุดศูนย์กลางในกรณีของไดโพลครึ่งคลื่น) เป็นระยะx กระแสที่จุดนั้นจะไม่ใช่I₀แต่จะเป็น_{เพียงI₀} cos ( kx )

เพื่อให้สามารถจ่ายพลังงานได้เท่ากัน แรงดันไฟฟ้าที่จุดป้อนจะต้องเพิ่มขึ้น ในทำนองเดียวกัน ด้วยปัจจัยsec( kx )ดังนั้น ส่วนต้านทานของอิมพีแดนซ์จุดป้อนจึงเพิ่มขึ้น^{[ 11 ] (p227)}ด้วยปัจจัยsec ² ( k x )  :${\displaystyle \ \operatorname {\mathcal {R_{e}}} \left[{\tfrac {V}{\ I\ }}\right]\ }$

${\displaystyle \ R_{\mathsf {feedpoint}}={\frac {\ R_{\mathsf {radiation}}\ }{\cos ^{2}(kx)}}\approx {\frac {73.1\ {\mathsf {\Omega }}}{\ \cos ^{2}(kx)\ }}\ }$

สมการนี้ยังสามารถใช้ได้กับเสาอากาศไดโพลที่มีความยาวใดๆ ก็ได้ โดยมีเงื่อนไขว่า_{การแผ่รังสี}Rจะต้องคำนวณเทียบกับค่าสูงสุดของกระแส ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะไม่เหมือนกับกระแสที่จุดป้อนสำหรับไดโพลที่ยาวกว่าครึ่งคลื่น โปรดทราบว่าสมการนี้จะใช้ไม่ได้เมื่อป้อนเสาอากาศใกล้กับจุดศูนย์ของกระแส ซึ่งcos( kx )เข้าใกล้ศูนย์ อิมพีแดนซ์ของจุดขับเคลื่อนจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก แต่ก็ยังถูกจำกัดเนื่องจากส่วนประกอบลำดับสูงกว่าของกระแสที่ไม่เป็นรูปคลื่นไซน์อย่างสมบูรณ์ขององค์ประกอบ ซึ่งถูกละเลยไปข้างต้นในแบบจำลองสำหรับการกระจายกระแส^{[ 11 ] (หน้า 228)}

ไดโพลแบบพับคือไดโพลครึ่งคลื่นที่มีลวดขนานเพิ่มเติมเชื่อมต่อปลายทั้งสองข้าง หากลวดเพิ่มเติมมีเส้นผ่านศูนย์กลางและพื้นที่หน้าตัดเท่ากับไดโพล จะเกิดกระแสการแผ่รังสีสองกระแสที่เกือบจะเหมือนกัน รูปแบบการแผ่รังสีในระยะไกลที่ได้จะเกือบเหมือนกับของไดโพลแบบลวดเดี่ยวที่อธิบายไว้ข้างต้น แต่ที่ความถี่เรโซแนนซ์ อิมพีแดนซ์จุดป้อนสัญญาณจะมากกว่าอิมพีแดนซ์จุดป้อนสัญญาณของไดโพลแบบลวดเดี่ยวถึงสี่เท่า ${\displaystyle \ R_{\mathsf {f.d.}}\ }$

เสา อากาศไดโพลแบบพับนั้น ในทางเทคนิคแล้วคือเสาอากาศ แบบลูปเต็มคลื่นที่พับงอ โดยที่ปลายทั้งสองข้างของลูปถูกดัดงอและบีบอัดให้เป็นเส้นลวดขนานสองเส้นในแนวราบ แม้ว่าแบนด์วิดท์กว้าง อิมพีแดนซ์จุดป้อนสูง และประสิทธิภาพสูงจะเป็นลักษณะที่คล้ายกับเสาอากาศแบบลูปเต็มมากกว่า แต่รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศไดโพลแบบพับนั้นคล้ายกับเสาอากาศไดโพลธรรมดามากกว่า เนื่องจากหลักการทำงานของเสาอากาศไดโพลครึ่งคลื่นเดี่ยวนั้นเข้าใจง่ายกว่า ทั้งเสาอากาศแบบลูปเต็มและแบบพับจึงมักถูกอธิบายว่าเป็นเสาอากาศไดโพลครึ่งคลื่นสองตัวที่ต่อขนานกันที่ปลายทั้งสองข้าง

อิมพีแดนซ์จุดป้อนสูงที่ความถี่เรโซแนนซ์เป็นเพราะว่าสำหรับกำลังไฟฟ้าคงที่ กระแสการแผ่รังสีทั้งหมดจะเท่ากับสองเท่าของกระแสในแต่ละสายแยกกัน และดังนั้นจึงเท่ากับสองเท่าของกระแสที่จุดป้อน เราจึงเทียบกำลังไฟฟ้าเฉลี่ยที่แผ่รังสีกับกำลังไฟฟ้าเฉลี่ยที่ส่งไปยังจุดป้อน เราอาจเขียนได้ว่า ${\displaystyle \ R_{\mathsf {f.d.}}\ }$${\displaystyle \ I_{0}\ }$

${\displaystyle \ {\frac {\ 1\ }{2}}\ R_{\mathsf {h.w.}}\ I_{0}^{2}={\frac {1}{2}}\ R_{\mathsf {f.d.}}\ \left({\frac {\ 1\ }{2}}\ I_{0}\right)^{2}\ ,}$

อิมพีแดนซ์จุดป้อนต่ำสุดของไดโพลครึ่งคลื่นเรโซแนนซ์อยู่ ที่ใด ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า${\displaystyle \ R_{\mathsf {h.w.}}\ }$

${\displaystyle \ R_{\mathsf {f.d.}}=4R_{\mathsf {h.w.}}\approx 292\ {\mathsf {\Omega }}~.}$

เสาอากาศไดโพลแบบพับครึ่งคลื่นมักใช้สำหรับ เสาอากาศ วิทยุ FMโดยรุ่นที่ทำจากสายไฟคู่ซึ่งสามารถแขวนไว้บนผนังด้านในได้ มักจะมีจูนเนอร์ FM มาให้ด้วย นอกจากนี้ยังใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นส่วนประกอบขับเคลื่อนสำหรับเสาอากาศโทรทัศน์แบบยากิ บนหลังคา เสา อากาศ T²FDเป็นเสาอากาศไดโพลแบบพับที่มีตัวต้านทานเพิ่มเข้ามาในสายไฟเส้นที่สอง ตรงข้ามกับจุดป้อนสัญญาณ

ดังนั้นไดโพลแบบพับจึงเข้ากันได้ดีกับสายส่งสมดุล 300  Ωเช่น สายเคเบิลริบบิ้นแบบป้อนคู่ ไดโพลแบบพับมีแบนด์วิดท์ที่กว้างกว่าไดโพลเดี่ยว สามารถใช้สำหรับการแปลงค่าอิมพีแดนซ์อินพุตของไดโพลในช่วงอัตราส่วนการเพิ่มขึ้นที่กว้างโดยการเปลี่ยนความหนาของตัวนำลวดสำหรับด้านป้อนและด้านพับ^{[ 13 ]}

แทนที่จะปรับความหนาหรือระยะห่าง เราสามารถเพิ่มสายไฟขนานเส้นที่สามเพื่อเพิ่มอิมพีแดนซ์จุดป้อนสัญญาณเป็น 9 เท่าของไดโพลแบบสายเดี่ยว ทำให้อิมพีแดนซ์เพิ่มขึ้นเป็น 658 โอห์ม ซึ่งเข้ากันได้ดีกับสายเคเบิลป้อนสัญญาณแบบเปิด และยังช่วยขยายย่านความถี่เรโซแนนซ์ของเสาอากาศให้กว้างขึ้นอีกด้วย สามารถเพิ่มสายไฟขนานได้อีก: สามารถต่อสายไฟขนานเพิ่มเติมเข้ากับเสาอากาศได้จำนวนเท่าใดก็ได้ โดยกำหนดอิมพีแดนซ์จุดป้อนสัญญาณตาม

${\displaystyle \ R_{\mathsf {rad}}\approx n^{2}\ \times \ 73{\mathsf {\ \Omega \ ,}}}$

โดยที่จำนวนลวดขนานยาวครึ่งคลื่นที่วางเรียงกันในเสาอากาศและเชื่อมต่อกันที่ปลายทั้งสองข้างนั้นอยู่ที่ใด นอกจากนี้ยังสามารถปรับเปลี่ยนการออกแบบที่เรียกว่า "ลูปแบน" เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ใกล้เคียงกัน โดยการทำให้ลวดขนานแต่ละเส้นสั้นลงในปริมาณเท่ากัน แต่เชื่อมต่อลวดโหลดแบบคาปาซิทีฟเพียงเส้นเดียว (ที่ยื่นออกไปในทิศทางใดก็ได้ ส่วนใหญ่จะห้อยลงมา) ที่ปลายเสาอากาศแต่ละด้าน ความยาวของลวดโหลดจะเท่ากับความยาวที่ขาดหายไปของลวดขนานเส้นใดเส้นหนึ่ง ${\displaystyle \ n\ }$

มีการดัดแปลงรูปทรงของเสาอากาศไดโพลอยู่มากมาย ซึ่งแต่ละแบบมีประโยชน์ในด้านต่างๆ แต่ให้ลักษณะการแผ่รังสีที่คล้ายคลึงกัน (อัตราขยายต่ำ) นอกจากนี้ยังมีเสาอากาศแบบทิศทาง อีกมากมาย ที่รวมเอาองค์ประกอบไดโพลอย่างน้อยหนึ่งตัวไว้ในการออกแบบเป็นองค์ประกอบขับเคลื่อนซึ่งหลายๆ แบบมีลิงก์อยู่ในกล่องข้อมูลด้านล่างของหน้านี้

• เสาอากาศแบบผูกโบว์เป็นเสาอากาศไดโพลที่มีแขนบานออกเป็นรูปสามเหลี่ยม รูปทรงนี้ทำให้มีแบนด์วิดท์ที่กว้างกว่าเสาอากาศไดโพลทั่วไปมาก จึงมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในเสาอากาศโทรทัศน์ UHF

• ไดโพลแบบกรงเป็นรูปแบบการดัดแปลงที่คล้ายกัน โดยเพิ่มแบนด์วิดท์โดยใช้ส่วนประกอบไดโพลทรงกระบอกอ้วนที่ทำจากกรงลวด (ดูรูป) มีการใช้ในเสาอากาศแบบอาร์เรย์บรอดแบนด์บางรุ่นในย่านคลื่นกลางและคลื่นสั้นสำหรับการใช้งานเช่นเรดาร์ข้ามขอบฟ้าและ กล้อง โทรทัศน์วิทยุ
• เสาอากาศแบบ ฮาโลเป็นไดโพลครึ่งคลื่นที่โค้งงอเป็นวงกลมเพื่อให้ได้รูปแบบการแผ่รังสีที่เกือบสม่ำเสมอในระนาบของวงกลม เมื่อวงกลมของฮาโลอยู่ในแนวนอน มันจะสร้างการแผ่รังสีโพลาไรซ์ในแนวนอนในรูปแบบที่เกือบจะรอบทิศทางโดยมีการสูญเสียพลังงานไปทางจุดสูงสุดเพียงเล็กน้อย เมื่อเทียบกับไดโพลแนวนอนตรง ในทางปฏิบัติ เสาอากาศแบบนี้จะถูกจัดประเภทเป็นไดโพลโค้งงอหรือเสาอากาศแบบวงแหวน ขึ้นอยู่กับความชอบของผู้เขียน^{[ b ]}
• เสาอากาศแบบเทิร์นสไทล์ประกอบด้วยไดโพลสองตัวที่ไขว้กันเป็นมุมฉาก และระบบป้อนสัญญาณที่ทำให้เกิดความแตกต่างของเฟสหนึ่งในสี่ของคลื่นระหว่างกระแสไฟฟ้าตามแนวไดโพลทั้งสอง ด้วยรูปทรงเรขาคณิตดังกล่าว ไดโพลทั้งสองจะไม่เกิดปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้า แต่สนามของพวกมันจะเสริมกันในระยะไกล ทำให้เกิดรูปแบบการแผ่รังสีสุทธิที่ค่อนข้างใกล้เคียงกับแบบไอโซโทรปิกโดยมีโพลาไรเซชันแนวนอนในระนาบขององค์ประกอบ และ โพลาไรเซชัน แบบวงกลมหรือวงรีที่มุมอื่นๆ เสาอากาศแบบเทิร์นสไทล์สามารถวางซ้อนกันและป้อนสัญญาณในเฟสเดียวกันเพื่อสร้างอาร์เรย์แบบบรอดไซด์รอบทิศทาง หรือป้อนสัญญาณในเฟสเดียวกันเพื่อสร้างอาร์เรย์แบบเอนด์ไฟร์ที่มีโพลาไรเซชันแบบวงกลม
• เสาอากาศแบบปีกค้างคาวเป็นเสาอากาศแบบเทิร์นสไตรล์ที่มีส่วนประกอบเชิงเส้นขยายออกคล้ายกับเสาอากาศแบบโบว์ไทด์ เพื่อขยายความถี่เรโซแนนซ์และทำให้สามารถใช้งานได้ในช่วงความถี่ที่กว้างขึ้นโดยไม่ต้องปรับจูนใหม่ เมื่อนำมาเรียงซ้อนกันเป็นแถว การแผ่รังสีจะเป็นแบบรอบทิศทาง มีการโพลาไรซ์ในแนวนอน และมีอัตราขยายเพิ่มขึ้นในระดับความสูงต่ำ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการออกอากาศโทรทัศน์
• เสา อากาศรูป ตัว Vคือเสาอากาศไดโพลที่มีส่วนโค้งตรงกลาง ทำให้แขนของเสาอากาศทำมุมกันแทนที่จะอยู่ในแนวเดียวกัน
• เสา อากาศ ควอดแรนต์เป็นเสาอากาศรูปตัว 'V' ที่มีความยาวโดยรวมที่ผิดปกติเท่ากับ ความยาวคลื่น เต็มโดยมีองค์ประกอบแนวนอนครึ่งคลื่นสองอันมาบรรจบกันเป็นมุมฉากตรงจุดที่ป้อนสัญญาณ^{[ 14 ]}เสาอากาศควอดแรนต์สร้างโพลาไรเซชันแนวนอนเป็น ส่วนใหญ่ ที่มุมเงยต่ำถึงปานกลาง และมีรูปแบบการแผ่รังสีแบบรอบทิศทาง เกือบทั้งหมด ^{[ 15 ]}

วิธีการใช้งานวิธีหนึ่งคือการใช้ส่วนประกอบแบบกรง (ดูด้านบน) ความหนาของส่วนประกอบที่ได้จะช่วยลดค่าอิมพีแดนซ์จุดขับสูงของไดโพลแบบเต็มคลื่นลงเหลือค่าที่เหมาะสมสำหรับการจับคู่กับสายส่งแบบเปิด และเพิ่มแบนด์วิดธ์ (ในแง่ของ SWR) เป็นหนึ่งอ็อกเทฟเต็ม วิธีการนี้ใช้สำหรับการส่งสัญญาณ ในย่านความถี่สูง (HF )

• เสาอากาศG5RVเป็นเสาอากาศแบบไดโพลที่ป้อนสัญญาณทางอ้อม ผ่านสายคู่ ขนาด 300 Ω หรือ 450 Ω ที่เลือกความยาวมาอย่างดี ซึ่งทำหน้าที่เป็นวงจรจับ คู่ความต้านทาน เพื่อเชื่อมต่อ (ผ่านบาลัน ) กับสายส่งสัญญาณโคแอกเชียลมาตรฐาน 50 Ω
• เสาอากาศแบบสโลเปอร์เป็นเสาอากาศไดโพลแนวตั้งเอียงที่ติดตั้งอยู่บนยอดเสาเดี่ยว ส่วนประกอบนี้สามารถป้อนสัญญาณจากตรงกลางหรือจากปลายเสาได้เหมือนกับเสาอากาศโมโนโพลแบบไม่สมดุล โดยใช้สายส่งที่อยู่ด้านบนสุดของเสา ในกรณีนี้ การต่อลงดินของโมโนโพลอาจมองได้ว่าเป็นส่วนประกอบที่สองที่ประกอบเป็นเกราะป้องกันของเสาหรือสายส่ง
• เสาอากาศรูปตัว 'V' กลับหัวก็ใช้เสาเดียวในการรองรับเช่นกัน แต่เป็นเสาอากาศแบบสมดุลที่มีองค์ประกอบสมมาตรสองชิ้นทำมุมเอียงลงพื้น ดังนั้นจึงเป็นไดโพลครึ่งคลื่นที่มีส่วนโค้งตรงกลาง เช่นเดียวกับเสาอากาศ แบบลาดเอียง เสาอากาศ แบบนี้มีข้อดีในทางปฏิบัติคือสามารถยกเสาอากาศให้สูงขึ้นได้ แต่ต้องการเพียงเสาเดียว เท่านั้น
• เสาอากาศ AS-2259เป็นเสาอากาศไดโพลรูปตัว 'V' คว่ำ ใช้สำหรับการสื่อสารในพื้นที่โดยใช้คลื่นเสียงสะท้อนแนวตั้งใกล้ศูนย์กลาง (Near Vertical Incidence Skywaveหรือ NVIS)

เสา อากาศแนว ตั้ง เสาอากาศมา ร์โคนีหรือเสาอากาศโมโนโพลเป็นเสาอากาศแบบองค์ประกอบเดียวที่มักจะป้อนสัญญาณที่ด้านล่าง (โดยด้านชีลด์ของสายส่งที่ไม่สมดุลเชื่อมต่อกับกราวด์) โดยพื้นฐานแล้วมันทำงานเหมือนกับเสาอากาศไดโพลครึ่งหนึ่ง กราวด์ (หรือระนาบกราวด์ ) ถือเป็นพื้นผิวตัวนำที่ทำหน้าที่เป็นตัวสะท้อน (ดูผลของกราวด์ ) กระแสแนวตั้งในภาพสะท้อนมีทิศทางเดียวกัน (ดังนั้นจึงไม่สะท้อนเกี่ยวกับกราวด์) และเฟสเดียวกันกับกระแสในเสาอากาศจริง^{[ 7 ] (หน้า 164)}ตัวนำและภาพสะท้อนของมันทำงานร่วมกันเป็นไดโพลในครึ่งบนของพื้นที่ เช่นเดียวกับไดโพล เพื่อให้เกิดการสั่นพ้อง (อิมพีแดนซ์จุดป้อนความต้านทาน) ตัวนำจะต้องมีความสูงใกล้เคียงกับหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่น (เช่นเดียวกับตัวนำแต่ละตัวในไดโพลครึ่งคลื่น)

ในส่วนบนของพื้นที่นี้ สนามที่ปล่อยออกมาจะมีแอมพลิจูดเท่ากับสนามที่แผ่รังสีโดยไดโพลที่คล้ายกันซึ่งป้อนด้วยกระแสเดียวกัน ดังนั้น กำลังที่ปล่อยออกมาทั้งหมดจึงเป็นครึ่งหนึ่งของกำลังที่ปล่อยออกมาของไดโพลที่ป้อนด้วยกระแสเดียวกัน เนื่องจากกระแสเท่ากัน ความต้านทานการแผ่รังสี (ส่วนจริงของอิมพีแดนซ์อนุกรม) จะเป็นครึ่งหนึ่งของอิมพีแดนซ์อนุกรมของไดโพลที่เทียบเคียงได้ ดังนั้น โมโนโพลควอเตอร์เวฟจึงมีอิมพีแดนซ์^{[ 7 ] (หน้า 173)}อีกวิธีหนึ่งในการมองสิ่งนี้คือ ไดโพลที่แท้จริงที่รับกระแสIจะมีแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของมันคือ+Vและ−Vสำหรับอิมพีแดนซ์ที่ขั้วของ⁠2${\textstyle \ {\frac {\ 73\ +\ j\ 43\ }{2}}=36\ +\ j\ 21\ {\mathsf {\Omega }}~.}$+วี/ฉันใน ขณะที่เสาอากาศแนวตั้งที่เทียบเคียงได้นั้นมีกระแสไฟฟ้า Iแต่มีแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายเพียง Vเท่านั้น

เนื่องจากสนามเหนือพื้นดินเหมือนกับของไดโพล แต่ใช้กำลังเพียงครึ่งเดียว อัตราขยายจึงเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า คือ5.14 dBiนี่ไม่ใช่ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพโดยตรงเพราะในทางปฏิบัติ ไดโพลก็สะท้อนกำลังครึ่งหนึ่งจากพื้นดินเช่นกัน ซึ่ง (ขึ้นอยู่กับความสูงของเสาอากาศและมุมท้องฟ้า) สามารถเสริม (หรือหักล้าง!) สัญญาณโดยตรงได้ การโพลาไรซ์ในแนวตั้งของโมโนโพล (เช่นเดียวกับไดโพลที่วางในแนวตั้ง) มีข้อดีที่มุมเงยต่ำ ซึ่งการสะท้อนจากพื้นดินจะรวมกับคลื่นโดยตรงโดยมีเฟสใกล้เคียงกัน

พื้นดินทำหน้าที่เป็นระนาบกราวด์ แต่พื้นดินอาจเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดี ทำให้เกิดการสูญเสีย การนำไฟฟ้าของพื้นดินสามารถปรับปรุงได้ (โดยมีค่าใช้จ่าย) โดยการวางแผ่นทองแดง เมื่อไม่มีกราวด์จริง (เช่น ในรถยนต์) พื้นผิวโลหะอื่นๆ สามารถทำหน้าที่เป็นระนาบกราวด์ได้ (โดยทั่วไปคือหลังคารถ) หรืออีกทางเลือกหนึ่งคือ สายไฟแบบรัศมีที่วางไว้ที่ฐานของเสาอากาศสามารถสร้างระนาบกราวด์ได้ สำหรับย่านความถี่ VHF และ UHF ส่วนประกอบที่แผ่รังสีและระนาบกราวด์สามารถสร้างจากแท่งหรือท่อแข็งได้ การใช้ระนาบกราวด์เทียมดังกล่าวช่วยให้สามารถติดตั้งเสาอากาศและกราวด์ทั้งหมดที่ความสูงใดๆ ก็ได้ การดัดแปลงทั่วไปอย่างหนึ่งคือการทำให้สายไฟแบบรัศมีที่สร้างระนาบกราวด์เอียงลง ซึ่งมีผลทำให้ความต้านทานจุดป้อนเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 50 โอห์ม ซึ่งตรงกับสายเคเบิลโคแอกเชียลทั่วไป เมื่อไม่ถือเป็นกราวด์จริงอีกต่อไป จึงแนะนำให้ใช้ บาลัน (เช่น บาลันแบบโช้คอย่างง่าย)

อิมพีแดนซ์จุดป้อนของเสาอากาศไดโพลมีความไวต่อความยาวทางไฟฟ้าและตำแหน่งจุดป้อน^{[ 8 ] [ 9 ]}ดังนั้น ไดโพลจึงมักจะทำงานได้อย่างเหมาะสมเฉพาะในช่วงแบนด์วิดท์ที่ค่อนข้างแคบเท่านั้น ซึ่งเกินกว่านั้นอิมพีแดนซ์ของมันจะไม่เหมาะสมสำหรับเครื่องส่งหรือเครื่องรับ (และสายส่ง) ส่วนประกอบจริง (ความต้านทาน) และส่วนประกอบจินตนาการ (ปฏิกิริยา) ของอิมพีแดนซ์นั้น ซึ่งเป็นฟังก์ชันของความยาวทางไฟฟ้า แสดงอยู่ในกราฟที่แนบมา การคำนวณตัวเลขเหล่านี้โดยละเอียดจะอธิบายไว้ด้านล่างโปรดทราบว่าค่าของรีแอกแทนซ์ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวนำเป็นอย่างมาก กราฟนี้ใช้สำหรับตัวนำที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.001 เท่าของความยาวคลื่น

ไดโพลที่มีขนาดเล็กกว่าครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นของสัญญาณมาก เรียกว่าไดโพลสั้น ไดโพ ลเหล่านี้มี ความต้านทานการแผ่รังสีต่ำมาก(และมีความต้านทาน เชิงคาปาซิทีฟสูง ) ทำให้เป็นเสาอากาศที่ไม่ประสิทธิภาพ กระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่ของตัวส่งจะถูกเปลี่ยนเป็นความร้อนเนื่องจากความต้านทานที่จำกัดของตัวนำซึ่งมากกว่าความต้านทานการแผ่รังสี อย่างไรก็ตาม ไดโพลสั้นก็ยังสามารถใช้งานเป็นเสาอากาศรับสัญญาณได้สำหรับความยาวคลื่นที่ยาวกว่า^{[ c ]}

ไดโพลที่มีความยาวประมาณครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นของสัญญาณเรียกว่าไดโพลครึ่งคลื่นและมีการใช้งานอย่างแพร่หลายทั้งในรูปแบบไดโพลครึ่งคลื่นโดยตรงหรือใช้เป็นพื้นฐานในการออกแบบเสาอากาศแบบอื่นๆ ไดโพลครึ่งคลื่นเหล่านี้มีความต้านทานการแผ่รังสีที่สูงกว่ามาก ใกล้เคียงกับอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะของสายส่ง ที่มีอยู่ และโดยปกติแล้วจะสูงกว่าความต้านทานของตัวนำมาก ทำให้ประสิทธิภาพ ของมัน เข้าใกล้ 100% ในทางวิศวกรรมวิทยุโดยทั่วไป คำว่าไดโพลหากไม่ได้ระบุรายละเอียดเพิ่มเติม จะหมายถึงไดโพลครึ่งคลื่นที่ป้อนสัญญาณจากจุดศูนย์กลาง

ไดโพลครึ่งคลื่นที่แท้จริงจะมีความยาวเป็นครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นλโดยที่λ = ⁠ค/เอฟในพื้นที่ว่าง ไดโพลดังกล่าวมีอิมพีแดนซ์ที่จุดป้อนสัญญาณประกอบด้วยความต้านทาน 73 โอห์ม และรีแอกแทนซ์ +43 โอห์ม ดังนั้นจึงมีรีแอกแทนซ์แบบเหนี่ยวนำเล็กน้อย เพื่อหักล้างรีแอกแทนซ์นั้น และให้ความต้านทานบริสุทธิ์แก่สายป้อนสัญญาณ จึงต้องลดความยาวขององค์ประกอบลงด้วยตัวประกอบkจนได้ความยาวสุทธิ: ${\displaystyle \ \ell \ }$

${\displaystyle \ \ell ={\frac {\ 1\ }{2}}\ k\ \lambda ={\frac {\ 1\ }{2}}\ k\ {\frac {\ c\ }{f}}\ }$

โดยที่λคือความยาวคลื่นในพื้นที่ว่างcคือความเร็วแสงในพื้นที่ว่าง และfคือความถี่ ปัจจัยการปรับkซึ่งทำให้รีแอกแทนซ์ที่จุดป้อนถูกกำจัดออกไปนั้นขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวนำ^{[ 17 ]} ดังที่แสดงในกราฟที่แนบมาด้วย ขนาดมาตราส่วนสัมพัทธ์kอยู่ในช่วงประมาณ 0.98 สำหรับลวดบาง (เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.00001  คลื่น ) ถึงประมาณ 0.94 สำหรับตัวนำหนา (เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.008  คลื่น ) ทั้งนี้เนื่องจากผลกระทบของความยาวเสาอากาศต่อรีแอกแทนซ์ (กราฟด้านบน) นั้นมากกว่ามากสำหรับตัวนำที่บางกว่า ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการเบี่ยงเบนจากครึ่งความยาวคลื่นที่แน่นอนน้อยลงเพื่อยกเลิกรีแอกแทนซ์เหนี่ยวนำ 43 Ω ที่มีเมื่อความยาวคลื่นอยู่ที่⁠1/2λด้วยเหตุผลเดียวกัน เสาอากาศที่มีตัวนำหนากว่าจะมีแบนด์วิดท์การทำงานที่กว้างกว่า ซึ่งทำให้ได้อัตราส่วนคลื่นนิ่งโดย อัตราส่วน นี้จะลดลงเนื่องจากค่ารีแอกแทนซ์ที่เหลืออยู่

สำหรับค่าk ทั่วไป ประมาณ 0.95 สูตรข้างต้นสำหรับความยาวเสาอากาศที่แก้ไขแล้วสามารถเขียนได้สำหรับความยาวในหน่วยเมตรดังนี้⁠143/เอฟหรือความยาวเป็นฟุตเช่น468/เอฟโดย ที่ f คือความถี่ในหน่วยเมกะเฮิรตซ์^{[ 18 ]}

เสาอากาศไดโพลที่มีความยาวโดยประมาณเท่ากับ ผลคูณ คี่ ใดๆ ของ⁠1/2⁠ λยังเกิดการสั่นพ้อง ทำให้มีรีแอกแทนซ์(ซึ่งสามารถกำจัดได้โดยการปรับความยาวเล็กน้อย) อย่างไรก็ตาม ไม่ค่อยได้ใช้กัน ขนาดหนึ่งที่แผ่รังสีได้มีประสิทธิภาพมากกว่ามาก ทั้งในแง่ของกำลังวัตต์ขาออกและทิศทางการแผ่รังสี คือ ไดโพลที่มีความยาว ⁠5/4คลื่นไม่ได้อยู่ใกล้ๆ3/2คลื่น นี้อิมพีแดนซ์ของเสาอากาศมีค่ารีแอกแทนซ์สูง (เป็นลบ) และสามารถใช้งานได้เฉพาะกับจับคู่อิมพีแดนซ์แบบเหนี่ยว(ขดลวดโหลด แบบ มี แท็ป หรือที่เรียกว่าตัวปรับจูนเสาอากาศ) ความยาวของเสาอากาศแบบนี้ถือว่าเหมาะสม เพราะเสาอากาศแบบนี้มีอัตราขยายสูงสุดสำหรับเสาอากาศไดโพลทุกชนิดที่ไม่ยาวกว่ากันมากนัก

รูปแบบการแผ่รังสีสามมิติของเสาอากาศไดโพลครึ่งคลื่นแนวตั้ง

รูปแบบการแผ่รังสีของไดโพลครึ่งคลื่นแนวตั้ง; ส่วนตัดขวางแนวตั้ง(ด้านบน)ในมาตราส่วนเชิงเส้น (ด้านล่าง)ในหน่วยเดซิเบลแบบไอโซโทรปิก (dBi)

เสาอากาศไดโพลแผ่ รังสี ได้รอบทิศทางในระนาบตั้งฉากกับแกนของลวด โดยการแผ่รังสีจะลดลงจนเป็นศูนย์เมื่ออยู่บนแกน (ออกจากปลายเสาอากาศ) สำหรับเสาอากาศไดโพลครึ่งคลื่น การแผ่รังสีจะสูงสุดในทิศทางตั้งฉากกับเสาอากาศ และลดลงจนเป็นศูนย์เมื่ออยู่บนแกนรูปแบบการแผ่รังสีในสามมิติ (ดูรูป) จะสามารถวาดได้โดยประมาณเป็นรูปทรงวงแหวน (รูปทรงโดนัท) ที่สมมาตรกับตัวนำ เมื่อติดตั้งในแนวตั้ง จะทำให้การแผ่รังสีสูงสุดในทิศทางแนวนอน เมื่อติดตั้งในแนวนอน การแผ่รังสีจะสูงสุดในมุมฉาก (90°) กับตัวนำ และมีค่าเป็นศูนย์ในทิศทางของไดโพล ${\displaystyle \ (\ \sin \theta \ )^{2}\ }$

หากไม่คำนึงถึงประสิทธิภาพทางไฟฟ้าอัตราขยายของเสาอากาศจะเท่ากับอัตราขยายเชิงทิศทางซึ่งเท่ากับ 1.50 (1.76 dBi หรือ -0.39 dBd) สำหรับไดโพลแบบสั้น และเพิ่มขึ้นเป็น 1.64 (2.15 dBi หรือ 0 dBd) สำหรับไดโพลแบบครึ่งคลื่น สำหรับ⁠5/4เสาอากาศไดโพลแบบ ครึ่งคลื่นจะมีกำลังขยายเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 5.2 dBi ทำให้ความยาวระดับนี้เป็นที่ต้องการด้วยเหตุผลดังกล่าว แม้ว่าเสาอากาศจะไม่อยู่ในสภาวะเรโซแนนซ์ก็ตาม เสาอากาศไดโพลที่ยาวกว่านั้นจะมีรูปแบบการแผ่รังสีแบบหลายแฉก และมีกำลังขยายต่ำกว่า (เว้นแต่ว่าจะมาก) แม้แต่ในส่วนที่แผ่รังสีได้แรงที่สุด การปรับปรุงอื่นๆ สำหรับเสาอากาศไดโพล (เช่น การเพิ่มตัวสะท้อนมุมหรืออาร์เรย์ของเสาอากาศไดโพล) สามารถพิจารณาได้เมื่อทิศทางที่การออกแบบเสาอากาศดังกล่าว แม้ว่าจะอิงตามเสาอากาศไดโพลแบบครึ่งคลื่น แต่โดยทั่วไปก็จะมีชื่อเรียกเฉพาะของตนเอง

ตามหลักการแล้ว ไดโพลครึ่งคลื่นควรป้อนสัญญาณโดยใช้สายส่งแบบสมดุลที่ตรงกับอิมพีแดนซ์อินพุตทั่วไป 65–70 Ω สายคู่ที่มีอิมพีแดนซ์ใกล้เคียงกันมีจำหน่าย แต่ไม่ค่อยได้ใช้ และไม่ตรงกับขั้วต่อเสาอากาศแบบสมดุลของเครื่องรับวิทยุและโทรทัศน์ส่วนใหญ่ การใช้สายคู่ 300 Ω ทั่วไปร่วมกับไดโพลแบบพับนั้น พบได้บ่อยกว่ามาก อิม พีแดนซ์จุดขับของไดโพลแบบพับครึ่งคลื่นมีค่าเป็น 4 เท่าของไดโพลครึ่งคลื่นแบบธรรมดา จึงตรงกับอิ มพี แดนซ์ลักษณะเฉพาะ 300 Ω อย่าง ใกล้เคียง ^{[ 19 ]}เครื่องรับสัญญาณวิทยุ FM และโทรทัศน์อนาล็อกรุ่นเก่าส่วนใหญ่มีขั้วต่ออินพุตเสาอากาศแบบสมดุล 300 Ω อย่างไรก็ตาม สายคู่มีข้อเสียคือมันจะถูกรบกวนทางไฟฟ้าจากตัวนำอื่นๆ ที่อยู่ใกล้เคียง (รวมถึงสายดิน) เมื่อใช้สำหรับการส่งสัญญาณ ต้องระมัดระวังไม่ให้วางไว้ใกล้กับตัวนำอื่นๆ

สายโคแอกเชียลหลายประเภท(หรือโคแอกซ์) มีอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะ 75 Ω ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเข้ากันได้ดีกับไดโพลครึ่งคลื่น อย่างไรก็ตาม โคแอกซ์เป็น สาย แบบปลายเดียวในขณะที่ไดโพลแบบป้อนตรงกลางต้องการสายแบบสมดุล (เช่น สายคู่) โดยสมมาตร จะเห็นได้ว่าขั้วของไดโพลมีแรงดันที่เท่ากันแต่ตรงข้ามกัน ในขณะที่โคแอกซ์มีตัวนำหนึ่งตัวต่อลงดิน การใช้โคแอกซ์ไม่ว่าจะอย่างไรก็ตามจะส่งผลให้สายไม่สมดุล ซึ่งกระแสไฟฟ้าตามตัวนำทั้งสองของสายส่งจะไม่เท่ากันและตรงข้ามกันอีกต่อไป เนื่องจากมีกระแสสุทธิไหลไปตามสายส่ง สายส่งจึงกลายเป็นเสาอากาศเอง ซึ่งให้ผลลัพธ์ที่คาดเดาไม่ได้ (เนื่องจากขึ้นอยู่กับเส้นทางของสายส่ง) ^{[ 20 ]}โดยทั่วไปแล้วสิ่งนี้จะเปลี่ยนแปลงรูปแบบการแผ่รังสีที่ตั้งใจไว้ของเสาอากาศ และเปลี่ยนอิมพีแดนซ์ที่เห็นที่ตัวส่งหรือตัวรับ

จำเป็นต้องใช้บาลันในการใช้สายโคแอกเชียลกับเสาอากาศไดโพล บาลันจะถ่ายโอนพลังงานระหว่างสายโคแอกเชียลแบบซิงเกิลเอนด์กับเสาอากาศแบบบาลานซ์ บางครั้งอาจมีการเปลี่ยนแปลงอิมพีแดนซ์เพิ่มเติม บาลันสามารถนำไปใช้เป็นหม้อแปลงซึ่งช่วยให้เกิดการแปลงอิมพีแดนซ์ได้เช่นกัน โดยปกติจะพันบนแกนวงแหวนเฟอร์ไรต์ วัสดุแกนวงแหวนต้องเหมาะสมกับความถี่ที่ใช้ และในเสาอากาศส่งสัญญาณจะต้องมีขนาดใหญ่พอเพื่อหลีกเลี่ยงการอิ่มตัว^{[ 21 ]}การออกแบบบาลันอื่นๆ จะกล่าวถึงด้านล่าง^{[ 22 ] [ 23 ]}

การป้อนสัญญาณให้กับเสาอากาศไดโพลด้วยสายเคเบิลโคแอกซ์

ทั้งสายโคแอกซ์และเสาอากาศต่างทำหน้าที่เป็นตัวส่งสัญญาณ แทนที่จะเป็นเพียงเสาอากาศตัวเดียว

ไดโพลที่มีบาลันกระแส

บาลันแบบครึ่งคลื่น 4:1 จากไดโพลพับ (300 โอห์ม) ไปยังสายโคแอกซ์ (75 โอห์ม)

ไดโพลโดยใช้บาลันแบบปลอก

บาลันกระแสใช้หม้อแปลงที่พันรอบวงแหวนหรือแท่งวัสดุแม่เหล็ก เช่นเฟอร์ไรต์กระแสทั้งหมดที่เห็นที่อินพุตจะไหลเข้าสู่ขั้วหนึ่งของเสาอากาศสมดุล มันสร้างบาลันโดยการกรองกระแสโหมดร่วม วัสดุไม่สำคัญสำหรับอัตราส่วน 1:1 เนื่องจากไม่มีการทำงานของหม้อแปลงที่ใช้กับกระแสดิฟเฟอเรนเชียลที่ต้องการ^{[ 24 ] [ 25 ]} การออกแบบที่เกี่ยวข้องเกี่ยวข้องกับ หม้อแปลง สองตัวและรวมถึงการแปลงอิมพีแดนซ์ 1:4 ^{[ 20 ] [ 24 ]}

บาลันแบบโคแอกซ์เป็นวิธีการประหยัดต้นทุนในการกำจัดรังสีจากสายป้อน แต่มีข้อจำกัดอยู่ที่ช่วงความถี่ในการทำงานที่แคบ

วิธีง่ายๆ ในการสร้างบาลันคือการใช้สายโคแอกเชียลที่มีความยาวเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น แกนด้านในของสายเคเบิลจะเชื่อมต่อที่ปลายแต่ละด้านเข้ากับขั้วต่อแบบบาลานซ์ของตัวป้อนหรือไดโพล ขั้วต่อหนึ่งควรเชื่อมต่อกับแกนด้านในของตัวป้อนโคแอกเชียล จากนั้นควรเชื่อมต่อสายถักทั้งสามเข้าด้วยกัน วิธีนี้จะทำให้เกิดบาลัน 4:1 ซึ่งทำงานได้อย่างถูกต้องเฉพาะในช่วงความถี่แคบๆ เท่านั้น

ที่ ความถี่ VHFสามารถสร้างบาลันแบบปลอกเพื่อกำจัดรังสีป้อนได้เช่นกัน^{[ 26 ]}

การออกแบบแถบความถี่แคบอีกวิธีหนึ่งคือการใช้⁠1/4ท่อโลหะยาว λ สายเคเบิลโคแอกเซียลถูกวางไว้ภายในท่อ ปลายด้านหนึ่งหุ้มด้วยฉนวนถักและต่อกับท่อ ในขณะที่ปลายอีกด้านหนึ่งไม่ได้เชื่อมต่อกับท่อ ปลายด้านที่สมดุลของบา ลัน นี้จะ อยู่ที่ปลายด้านที่ไม่ได้เชื่อมต่อกับท่อ1/4ตัวนำ λ ทำหน้าที่เหมือนหม้อแปลง โดยแปลงค่าความต้านทานเป็นศูนย์ที่จุดลัดวงจรกับสายถัก ให้กลายเป็นค่าความต้านทานอนันต์ที่ปลายเปิด ความต้านทานอนันต์ที่ปลายเปิดของท่อนี้จะป้องกันไม่ ให้กระแสไหลเข้าไปในสายโคแอกซ์ด้านนอกที่เกิดจากส่วนนอกของฉนวนสายโคแอกซ์ด้านในและท่อ ทำให้กระแสต้องคงอยู่ในสายโคแอกซ์ด้านใน การออกแบบบาลันแบบนี้ไม่เหมาะสมสำหรับความถี่ต่ำ เนื่องจากต้องใช้ท่อที่มีความยาวมาก

หนึ่งในแอปพลิเคชันที่พบได้บ่อยที่สุดของเสาอากาศไดโพลคือเสาอากาศโทรทัศน์แบบหูกระต่ายซึ่งมักพบอยู่บนเครื่องรับโทรทัศน์ แบบ กระจายเสียง ใช้สำหรับรับสัญญาณโทรทัศน์ภาคพื้นดินย่านความถี่ VHF ซึ่งในสหรัฐอเมริกาประกอบด้วย 54–88 MHz ( ย่านความถี่ที่ 1 ) และ 174–216 MHz ( ย่านความถี่ที่ 3 ) โดยมีความยาวคลื่น 5.5–1.4 เมตร (18 ฟุต ถึง 4 ฟุต 8 นิ้ว) เนื่องจากช่วงความถี่นี้กว้างกว่าที่เสาอากาศไดโพลแบบคงที่ตัวเดียวจะครอบคลุมได้ จึงมีการออกแบบให้สามารถปรับได้หลายระดับ โดยประกอบด้วยแท่งยืดหดได้สองแท่ง ซึ่งแต่ละแท่งสามารถยืดออกได้ยาวประมาณ 1 เมตร (3 ฟุต) (หนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นที่ 75 MHz) ด้วยการควบคุมความยาวของส่วนต่างๆ มุมเทียบกับแนวตั้ง และมุมเข็มทิศ ทำให้มีความยืดหยุ่นมากขึ้นในการปรับการรับสัญญาณให้เหมาะสมกว่าเสาอากาศบนหลังคา แม้ว่าจะติดตั้งตัวหมุนเสาอากาศก็ตาม

ตรงกันข้ามกับแถบความถี่โทรทัศน์ที่กว้าง แถบความถี่วิทยุ FM (88-108 MHz) นั้นแคบพอที่เสาอากาศแบบไดโพลจะครอบคลุมได้ สำหรับการใช้งานแบบติดตั้งถาวรในบ้าน เครื่องรับสัญญาณ ไฮไฟมักจะมาพร้อมกับเสาอากาศไดโพลแบบพับธรรมดาที่สั่นพ้องใกล้กับกึ่งกลางของแถบความถี่นั้น อิมพีแดนซ์จุดป้อนของเสาอากาศไดโพลแบบพับ ซึ่งเป็นสี่เท่าของอิมพีแดนซ์ของเสาอากาศไดโพลแบบธรรมดา เข้ากันได้ดีกับสายคู่ 300 Ω ดังนั้นจึงมักใช้สายประเภทนี้สำหรับสายส่งสัญญาณไปยังเครื่องรับสัญญาณ การสร้างที่นิยมคือการทำแขนของเสาอากาศไดโพลแบบพับจากสายคู่เช่นกัน โดยต่อปลายเข้าด้วยกัน เสาอากาศแบบยืดหยุ่นนี้สามารถติดเทปหรือตอกตะปูเข้ากับผนังได้อย่างสะดวก โดยทำตามรูปทรงของบัวผนัง

เสาอากาศไดโพลแบบลวดแนวนอนเป็นที่นิยมใช้ในย่านความถี่HF คลื่นสั้น ทั้งสำหรับการส่งและการรับฟังคลื่นสั้นโดยทั่วไปแล้วจะประกอบด้วยลวดสองเส้นที่เชื่อมต่อกันด้วยฉนวนรับแรงดึงตรงกลาง ซึ่งเป็นจุดป้อนสัญญาณ ปลายลวดสามารถยึดติดกับอาคาร โครงสร้าง หรือต้นไม้ที่มีอยู่แล้ว โดยใช้ประโยชน์จากความสูงของสิ่งเหล่านั้น หากใช้สำหรับการส่งสัญญาณ จำเป็นอย่างยิ่งที่ปลายเสาอากาศจะต้องยึดติดกับโครงสร้างรองรับผ่านฉนวนรับแรงดึงที่มีแรงดันวาบไฟ สูงเพียงพอ เนื่องจาก จุดแอนติโนดแรงดันสูงของเสาอากาศเกิดขึ้นที่นั่น เนื่องจากเป็นเสาอากาศแบบสมดุล จึงควรใช้บาลันระหว่างสายส่ง (โคแอกซ์) กับจุดป้อนสัญญาณ

เสาอากาศเหล่านี้ติดตั้งง่าย เหมาะสำหรับใช้งานชั่วคราวหรือภาคสนาม แต่ก็ยังเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในหมู่นักวิทยุสมัครเล่นและผู้ฟังคลื่นสั้นในสถานที่คงที่ เนื่องจากโครงสร้างที่เรียบง่าย (และราคาไม่แพง) ในขณะที่ยังคงสร้างเสาอากาศแบบเรโซแนนซ์ได้ที่ความถี่ซึ่งจำเป็นต้องใช้ส่วนประกอบเสาอากาศแบบเรโซแนนซ์ที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่ จึงเป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับความถี่เหล่านี้ เมื่อไม่ต้องการทิศทางที่ชัดเจนมากนัก และต้นทุนของเสาอากาศแบบเรโซแนนซ์หลายๆ อันสำหรับย่านความถี่ต่างๆ ที่สร้างเองที่บ้าน อาจยังน้อยกว่าเสาอากาศที่ผลิตในเชิงพาณิชย์เพียงอันเดียวเสียอีก

เสาอากาศสำหรับ สถานีวิทยุความถี่ กลาง (MF)และความถี่ต่ำ (LF)มักสร้างขึ้นเป็นแบบเสาส่งคลื่น (mast radiator ) ซึ่งเสา แนวตั้ง นั้นเองทำหน้าที่เป็นเสาอากาศ แม้ว่าเสาส่งคลื่นส่วนใหญ่จะเป็นแบบโมโนโพล แต่บางแบบก็เป็นแบบไดโพล โครงสร้างโลหะของเสาจะถูกแบ่งที่จุดกึ่งกลางออกเป็นสองส่วนที่หุ้มฉนวนเพื่อสร้างไดโพลแนวตั้ง ซึ่งจะถูกขับเคลื่อนที่จุดกึ่งกลางนั้น

เสาอากาศแบบอาร์เรย์หลายประเภทสร้างขึ้นโดยใช้ไดโพลหลายตัว โดยปกติจะเป็นไดโพลครึ่งคลื่น จุดประสงค์ของการใช้ไดโพลหลายตัวคือเพื่อเพิ่มกำลังขยาย ทิศทาง ของเสาอากาศให้มากกว่าไดโพลตัวเดียว การแผ่รังสีของไดโพลแต่ละตัวจะรบกวนกันเพื่อเพิ่มกำลังที่แผ่ไปในทิศทางที่ต้องการ ในอาร์เรย์ที่มีองค์ประกอบขับเคลื่อน ด้วยไดโพลหลายตัว สายป้อนจะถูกแยกโดยใช้เครือข่ายไฟฟ้าเพื่อจ่ายพลังงานให้กับองค์ประกอบต่างๆ โดยต้องให้ความสำคัญอย่างระมัดระวังต่อความล่าช้าของเฟสสัมพัทธ์เนื่องจากการส่งสัญญาณระหว่างจุดร่วมและแต่ละองค์ประกอบ

เพื่อเพิ่มกำลังส่งของเสาอากาศในทิศทางแนวนอน (โดยแลกกับการลดการแผ่รังสีขึ้นฟ้าหรือลงพื้น) เราสามารถวางเสาอากาศซ้อนกันในแนวตั้งในรูปแบบอาร์เรย์แบบบรอดไซด์โดยที่เสาอากาศแต่ละตัวมีเฟสตรงกัน การทำเช่นนี้กับเสาอากาศไดโพลแนวนอนจะช่วยรักษาทิศทางและจุดหักล้างของไดโพลในทิศทางของส่วนประกอบต่างๆ อย่างไรก็ตาม หากไดโพลแต่ละตัววางในแนวตั้ง ในรูปแบบอาร์เรย์เสาอากาศแบบเรียงตัว (ดูภาพประกอบ) ทิศทางจุดหักล้างจะกลายเป็นแนวตั้ง และอาร์เรย์จะได้รับรูปแบบการแผ่รังสีแบบรอบทิศทาง (ในระนาบแนวนอน) ซึ่งเป็นสิ่งที่ต้องการโดยทั่วไป อาร์เรย์แบบเรียงตัวในแนวตั้งใช้ในย่านความถี่ VHF และ UHF ซึ่งความยาวคลื่นและขนาดของส่วนประกอบมีขนาดเล็กพอที่จะวางซ้อนกันหลายๆ ตัวบนเสาได้ เป็นทางเลือกที่มีกำลังส่งสูงกว่าเสาอากาศแบบควอเตอร์เวฟกราวด์เพลนที่ใช้ในสถานีฐานแบบคงที่สำหรับวิทยุสื่อสารสองทางแบบ เคลื่อนที่ เช่น ตำรวจ ดับเพลิง และศูนย์ควบคุมการจราจรทางแท็กซี่

ในทางกลับกัน สำหรับเสาอากาศแบบหมุนได้ (หรือเสาอากาศที่ใช้เฉพาะทิศทางใดทิศทางหนึ่ง) อาจต้องการเพิ่มอัตราขยายและทิศทางในการรับสัญญาณในทิศทางแนวนอนที่เฉพาะเจาะจง หากอาร์เรย์แบบบรอดไซด์ที่กล่าวถึงข้างต้น (ไม่ว่าจะอยู่ในแนวเดียวกันหรือไม่) ถูกหมุนให้เป็นแนวนอน จะได้อัตราขยายที่มากขึ้นในทิศทางแนวนอนที่ตั้งฉากกับเสาอากาศ โดยแลกกับการลดอัตราขยายในทิศทางอื่นๆ น่าเสียดายที่นั่นหมายความว่าทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางที่ต้องการก็จะมีอัตราขยายสูงเช่นกัน ในขณะที่โดยปกติแล้วต้องการอัตราขยายสูงในทิศทางเดียวเท่านั้น อย่างไรก็ตาม พลังงานที่สูญเสียไปในทิศทางตรงกันข้ามสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ เช่น โดยการใช้แผ่นสะท้อนแสงขนาดใหญ่ ดังเช่นที่ทำได้ในเสาอากาศแบบอาร์เรย์สะท้อนแสงซึ่งจะเพิ่มอัตราขยายในทิศทางที่ต้องการได้อีก 3 dB

อีกรูปแบบหนึ่งของการสร้างเสาอากาศแบบทิศทางเดียวคือ อาร์เรย์ แบบปลายยิง (end-fire array ) ในกรณีนี้ ไดโพลจะวางเคียงข้างกัน (แต่ไม่ขนานกัน) แต่ป้อนสัญญาณในเฟสที่ก้าวหน้า โดยจัดเรียงเพื่อให้คลื่นของพวกมันเสริมกันอย่างสอดคล้องในทิศทางหนึ่ง แต่หักล้างกันในทิศทางตรงกันข้าม ดังนั้น แทนที่จะตั้งฉากกับทิศทางของอาร์เรย์เหมือนในอาร์เรย์แบบด้านข้าง (broadside array) ทิศทางการรับส่งสัญญาณจะอยู่ในทิศทางของอาร์เรย์ (เช่น ทิศทางของเส้นที่เชื่อมต่อจุดป้อนสัญญาณ) แต่ทิศทางตรงกันข้ามทิศทางหนึ่งจะถูกลดทอนลง

เสาอากาศแบบต่างๆ ที่กล่าวมาข้างต้น ซึ่งมีองค์ประกอบขับเคลื่อน หลายตัว จำเป็นต้องใช้ระบบป้อนสัญญาณที่ซับซ้อน ทั้งการแยกสัญญาณ การปรับเฟส การกระจายไปยังองค์ประกอบต่างๆ และการจับคู่ความต้านทาน เสาอากาศแบบปลายเปิดอีกแบบหนึ่งที่ใช้กันบ่อยกว่ามาก คือเสาอากาศที่ใช้ส่วนประกอบเสริม (parasitic elements ) ใน เสาอากาศ Yagiที่มีอัตราขยายสูงนั้นมีเพียงไดโพลตัวเดียวเท่านั้นที่เชื่อมต่อทางไฟฟ้า แต่ตัวอื่นๆ จะรับและแผ่พลังงานที่ส่งมาจากองค์ประกอบขับเคลื่อน ในกรณีนี้ การปรับเฟสทำได้โดยการเลือกความยาวและตำแหน่งของส่วนประกอบเสริมอย่างระมัดระวัง เพื่อให้ได้อัตราขยายในทิศทางเดียวและลดการแผ่รังสีในทิศทางตรงกันข้าม (รวมถึงทิศทางอื่นๆ) แม้ว่าอัตราขยายที่ได้จะน้อยกว่าเสาอากาศแบบขับเคลื่อนที่มีจำนวนองค์ประกอบเท่ากัน แต่ความเรียบง่ายของการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าทำให้เสาอากาศ Yagi เหมาะสมกว่าสำหรับการใช้งานทั่วไป

อัตราขยายของเสาอากาศมักวัดเป็นเดซิเบลโดยเทียบกับไดโพลครึ่งคลื่น เหตุผลหนึ่งก็คือการวัดเสาอากาศ ในทางปฏิบัติ จำเป็นต้องมีค่าความแรงอ้างอิงเพื่อเปรียบเทียบความแรงของสนามของเสาอากาศที่กำลังทดสอบที่ระยะห่างที่กำหนด แม้ว่าจะไม่มีตัวแผ่รังสีแบบไอโซโทรปิก แต่ไดโพลครึ่งคลื่นนั้นเป็นที่เข้าใจและมีพฤติกรรมที่ดี และสามารถสร้างให้มีประสิทธิภาพเกือบ 100% ได้ นอกจากนี้ยังเป็นการเปรียบเทียบที่ยุติธรรมกว่า เนื่องจากอัตราขยายที่ได้จากไดโพลนั้นโดยพื้นฐานแล้ว "ฟรี" เพราะแทบไม่มีการออกแบบเสาอากาศใดที่มีอัตราขยายทิศทางน้อยกว่านี้

สำหรับการวัดค่าอัตราขยายเทียบกับไดโพลนั้น จะกล่าวว่าเสาอากาศมีอัตราขยายเท่ากับ" x dBd" (ดูเดซิเบล ) โดยส่วนใหญ่แล้ว อัตราขยายจะแสดงโดยเทียบกับตัวแผ่รังสีแบบไอโซโทรปิกทำให้ค่าอัตราขยายดูสูงขึ้น เมื่อพิจารณาจากอัตราขยายที่ทราบของไดโพลครึ่งคลื่นแล้ว 0 dBd จะถูกกำหนดให้เป็น 2.15 dBi ดังนั้น อัตราขยายทั้งหมดในหน่วย "dBi" จะสูงกว่าอัตราขยายในหน่วย "dBd" อยู่ 2.15 เท่า

ไดโพลเฮิรตซ์หรือดับเบิลเล็ตพื้นฐานนั้นหมายถึงโครงสร้างทางทฤษฎี ไม่ใช่การออกแบบเสาอากาศทางกายภาพ: มันคือส่วนของตัวนำขนาดเล็กในอุดมคติที่นำกระแส RF ด้วยแอมพลิจูดและทิศทางคงที่ตลอดความยาว (สั้น) ของมัน เสาอากาศจริงสามารถจำลองได้จากการรวมกันของไดโพลเฮิรตซ์หลายๆ ตัวที่วางเรียงต่อกัน

ไดโพลเฮิรตซ์อาจนิยามได้ว่าเป็นกระแสสั่นแบบจำกัด (ในทิศทางที่กำหนด) บน ความยาวเล็กน้อยหรืออนันต์ณ ตำแหน่งที่กำหนด การหาคำตอบของสนามจากไดโพลเฮิรตซ์สามารถใช้เป็นพื้นฐานสำหรับการคำนวณเชิงวิเคราะห์หรือเชิงตัวเลขของการแผ่รังสีจากรูปทรงเรขาคณิตของเสาอากาศที่ซับซ้อนกว่า (เช่น ไดโพลในทางปฏิบัติ) โดยการสร้างการซ้อนทับของสนามจากไดโพลเฮิรตซ์จำนวนมากที่ประกอบกันเป็นรูปแบบกระแสของเสาอากาศจริง เมื่อพิจารณาเป็นฟังก์ชันของตำแหน่ง โดยการนำองค์ประกอบกระแสพื้นฐานมาคูณด้วยความยาวอนันต์รูปแบบสนามที่ได้จะลดลงเหลือการอินทิเกรตตามเส้นทางของตัวนำเสาอากาศ (จำลองเป็นลวดบาง) ${\displaystyle \ I\ e^{i\omega t}\ }$${\displaystyle \ \delta \ell \ }$${\displaystyle \ I\!\left(\mathbf {r} \right)\ ,}$${\displaystyle \ \delta \ell \ ,}$

สำหรับการพิสูจน์ต่อไปนี้ เราจะถือว่ากระแสอยู่ในทิศทางที่มีจุดศูนย์กลางอยู่ที่จุดกำเนิด โดยที่เข้าใจว่าปริมาณทั้งหมดมีการพึ่งพาเวลาแบบไซน์ วิธีที่ง่ายที่สุดคือการใช้การคำนวณ ศักย์เวกเตอร์โดยใช้สูตรสำหรับศักย์หน่วงแม้ว่าค่าของจะไม่เป็นเอกลักษณ์ แต่เราจะจำกัดมันโดยการใช้เกจลอเรนซ์และสมมติว่ากระแสไซน์ที่ความถี่เรเดียนการหน่วงของสนามจะถูกแปลงเป็นปัจจัยเฟสโดยที่เลขคลื่นในพื้นที่ว่าง และคือระยะทางเชิงเส้นระหว่างจุดที่พิจารณาถึงจุดกำเนิด (ซึ่งเราสมมติว่าแหล่งกำเนิดกระแสอยู่ที่จุดนั้น) ดังนั้นผลลัพธ์นี้^{[ 27 ]} ทำให้เกิดศักย์เวกเตอร์ที่ตำแหน่งเนื่องจากองค์ประกอบกระแสนั้นเท่านั้น ซึ่งเราพบว่าอยู่ในทิศทาง (ทิศทางของกระแส) เท่านั้น: ${\displaystyle \ z\ }$${\displaystyle \ x=y=z=0\ ,}$${\displaystyle \ e^{i\omega t}\ }$${\displaystyle \ \mathbf {A} \!\left(\mathbf {r} \right)\ }$${\displaystyle \ \mathbf {A} \ }$${\displaystyle \ \omega \ }$${\displaystyle \ e^{-ikr}\ ,}$${\textstyle \ k={\frac {\omega }{\ c\ }}\ }$${\displaystyle \ r\ }$${\displaystyle \ r\equiv \left|\ \mathbf {r} \ \right|~.}$${\displaystyle \ \mathbf {A} \ }$${\displaystyle \ \mathbf {r} \ }$${\displaystyle \ z\ }$

${\displaystyle \mathbf {A} \!\left(\mathbf {r} \right)=I\ \delta \ell \ {\frac {\mu _{0}}{\ 4\pi r\ }}\ e^{-ikr}\ {\hat {\mathbf {z} }}\ }$

ค่าการซึมผ่านของสุญญากาศอยู่ที่ไหนจากนั้นใช้ ${\displaystyle \ \mu _{0}\ }$

${\displaystyle \ \mu \mathbf {H} =\mathbf {B} =\nabla \times \mathbf {A} \ }$

เราสามารถหาค่าสนามแม่เหล็กได้และจากนั้น (ขึ้นอยู่กับว่าเราเลือกใช้เกจลอเรนซ์หรือไม่) ก็จะได้ค่าสนามไฟฟ้าโดยใช้ ${\displaystyle \ \mathbf {H} \ ,}$${\displaystyle \ \mathbf {E} \ }$

${\displaystyle \mathbf {E} ={\frac {\ \nabla \times \mathbf {H} \ }{i\omega \epsilon }}}$

ในพิกัดทรงกลมเราพบ ว่า ^{[ 12 ] (หน้า 92–94)}สนามแม่เหล็กมีองค์ประกอบเพียงในทิศทาง: ${\displaystyle \ \mathbf {H} \ }$${\displaystyle \ \phi \ }$

${\displaystyle \mathbf {H} =H_{\phi }\ {\hat {\boldsymbol {\phi }}}}$

ที่ไหน

${\displaystyle H_{\phi }=i{\frac {\ I\ \delta \ell \ }{4\pi }}\left({\frac {\ k\ }{r}}-{\frac {i}{\ r^{2}}}\right)\ e^{-ikr}\ \sin \theta \ ,}$

ในขณะที่สนามไฟฟ้ามีส่วนประกอบทั้งในทิศทางและทิศทาง: ${\displaystyle \ \theta \ }$${\displaystyle \ r\ }$

${\displaystyle \mathbf {E} =E_{\theta }\ {\hat {\boldsymbol {\theta }}}+E_{r}\ {\hat {\mathbf {r} }}}$

ที่ไหน

${\displaystyle {\begin{aligned}E_{\theta }&=i{\frac {\ \zeta _{0}\ I\ \delta \ell \ }{4\pi }}\left({\frac {\ k\ }{r}}-{\frac {i}{\ r^{2}}}-{\frac {1}{\ k\ r^{3}}}\right)\ e^{-ikr}\ \sin \theta \ ,\\[2pt]E_{r}&={\frac {\ \zeta _{0}\ I\ \delta \ell \ }{2\pi }}\left({\frac {1}{\ r^{2}\ }}-{\frac {i}{\ kr^{3}}}\right)\ e^{-ikr}\ \cos \theta \ ,\end{aligned}}}$

โดยที่คือค่าอิมพีแดนซ์ของพื้นที่ว่าง ${\displaystyle \ \zeta _{0}\equiv {\sqrt {{\frac {\ \mu _{0}\ }{\epsilon _{0}}}\;}}\ }$

วิธีแก้ปัญหานี้รวมถึง เทอม สนามใกล้ที่แรงมากใกล้แหล่งกำเนิด แต่ไม่ได้ถูกแผ่รังสีออกมาดังที่เห็นในภาพเคลื่อนไหวประกอบ สนามและสนามที่อยู่ใกล้แหล่งกำเนิดมาก ๆ จะมีเฟสต่างกันเกือบ 90° ดังนั้นจึงมีส่วนร่วมเพียงเล็กน้อยต่อเวกเตอร์ Poyntingซึ่งใช้ในการคำนวณฟลักซ์ที่แผ่รังสีออกมา วิธีแก้ปัญหาสนามใกล้สำหรับองค์ประกอบเสาอากาศ (จากการอินทิเกรตโดยใช้สูตรนี้ตลอดความยาวขององค์ประกอบนั้น) คือสนามที่สามารถใช้ในการคำนวณอิมพีแดนซ์ร่วมระหว่างองค์ประกอบนั้นกับองค์ประกอบอื่นที่อยู่ใกล้เคียง ${\displaystyle \ \mathbf {E} \ }$${\displaystyle \ \mathbf {H} \ }$

สำหรับการคำนวณรูปแบบการแผ่รังสีในระยะไกล สม การข้างต้นจะถูกทำให้ง่ายขึ้นโดยเหลือเพียง เทอมที่มีความสำคัญเท่านั้น: ^{[ 12 ] (หน้า 92–94)}${\textstyle \ {\frac {\ 1\ }{r}}\ }$

${\displaystyle {\begin{aligned}H_{\phi }&=i{\frac {\ I\ \delta \ell \ k\ }{4\pi r}}\ e^{-ikr}\ \sin \theta \ ,\\[2pt]E_{\theta }&=i{\frac {\ \zeta _{0}\ I\ \delta \ell \ k\ }{4\pi r}}\ e^{-ikr}\ \sin \theta ~.\end{aligned}}}$

ดังนั้น รูปแบบสนามไกลจึงประกอบด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตามขวาง (TEM) โดยมีสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กตั้งฉากกันและตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจาย (ทิศทางของเนื่องจากเราสมมติว่าแหล่งกำเนิดอยู่ที่จุดกำเนิด) โพลาไรเซชันไฟฟ้าในทิศทาง จะอยู่ในระนาบเดียวกันกับกระแสแหล่งกำเนิด (ในทิศทาง ) ในขณะที่สนามแม่เหล็กตั้งฉากกับกระแสแหล่งกำเนิดในทิศทาง จากสมการเหล่านี้และจากภาพเคลื่อนไหว จะเห็นได้ว่าสนามที่ระยะทางเหล่านี้มีเฟส ตรงกันพอดี สนามทั้งสองลดลงตาม โดยกำลังไฟฟ้าจะลดลงตาม ตาม ที่ กฎกำลังสองผกผันกำหนดไว้ ${\displaystyle \ \mathbf {r} \ }$${\displaystyle \theta }$${\displaystyle \ z\ }$${\displaystyle \ \phi \ }$${\textstyle \ {\frac {\ 1\ }{r}}\ ,}$${\textstyle \ {\frac {1}{\ r^{2}}}\ }$

หากทราบรูปแบบการแผ่รังสีในระยะไกลอันเนื่องมาจากกระแสไฟฟ้าของเสาอากาศที่กำหนด ก็สามารถคำนวณความต้านทานการแผ่รังสีได้โดยตรง สำหรับสนามข้างต้นอันเนื่องมาจากไดโพลแบบเฮิรตซ์ เราสามารถคำนวณฟลักซ์พลังงานตามเวกเตอร์พอยน์ติงได้ซึ่งจะได้พลังงาน (โดยเฉลี่ยในช่วงหนึ่งรอบ) ดังนี้:

${\displaystyle \langle \mathbf {S} \rangle ={\frac {\ 1\ }{2}}{\mathcal {R_{e}}}\left\{\ \mathbf {E} \times \mathbf {H} ^{*}\ \right\}=\langle S_{\mathsf {r}}\rangle \ {\hat {\mathbf {r} }}+\langle S_{\mathsf {\phi }}\rangle \ {\hat {\boldsymbol {\phi }}}~.}$

เมื่อค่าเพิ่มขึ้นค่าจะเล็กลงจนไม่มีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับส่วนประกอบ แม้ว่าจะไม่จำเป็น แต่การใช้ค่าเชิงเส้นกำกับที่เข้าใกล้ค่าที่มากโดยใช้สูตรสนามไกลที่ง่ายกว่าสำหรับและ นั้นง่ายที่สุด พิจารณาทรงกลมขนาดใหญ่ที่ล้อมรอบแหล่งกำเนิดด้วยรัศมีเราพบว่ากำลังต่อหน่วยพื้นที่ที่ตัดผ่านพื้นผิวของทรงกลมนั้นในทิศทาง คือ: ${\displaystyle \ r\ }$${\displaystyle \ \langle S_{\mathsf {\phi }}\rangle \ }$${\displaystyle \ \langle S_{\mathsf {r}}\rangle \ }$${\displaystyle \ \langle S_{\mathsf {r}}\rangle \ }$${\displaystyle \ r\ }$${\displaystyle \ \mathbf {E} \ }$${\displaystyle \ \mathbf {H} ~.}$${\displaystyle \ r~.}$${\displaystyle \ {\hat {\mathbf {r} }}\ }$

${\displaystyle \left\langle S_{\mathsf {r}}\right\rangle ={\frac {\ \zeta _{0}\ }{2}}\ \left({\frac {\ \left|I\right|\ k\ \delta \ell \ }{4\pi r}}\ \sin \theta \right)^{2}\ }$

การรวมฟลักซ์นี้ตลอดทั้งทรงกลมส่งผลให้ได้:

${\displaystyle {\begin{aligned}P_{\mathsf {net}}&=\int _{0}^{2\pi }\!\!\int _{0}^{\pi }\left|\langle S_{\mathsf {r}}\rangle \right|\ r^{2}\sin \theta \ \mathrm {d} {\phi }\ \mathrm {d} \theta \\&={\tfrac {\ 1\ }{2}}\zeta _{0}\ \left({\frac {\ \left|I\right|\ k\ \delta \ell \ }{4\pi }}\right)^{2}\int _{0}^{2\pi }\!\!\int _{0}^{\pi }\sin ^{3}\theta \ \mathrm {d} {\phi }\ \mathrm {d} \theta \\&={\frac {\zeta _{0}}{\ 12\pi \ }}\left(\left|I\right|\ k\ \delta \ell \right)^{2}={\frac {\ \pi \ }{3}}\zeta _{0}\ \left(\left|I\right|{\frac {\ \delta \ell \ }{\lambda }}\right)^{2}\end{aligned}}}$

โดยที่ความยาวคลื่นในพื้นที่ว่างสอดคล้องกับความถี่เชิงมุมตามนิยามแล้ว ความต้านทานการแผ่รังสีคูณด้วยค่าเฉลี่ยของกำลังสองของกระแสไฟฟ้าคือกำลังสุทธิที่แผ่รังสีเนื่องจากกระแสไฟฟ้านั้น ดังนั้นเมื่อเทียบสมการข้างต้นกับเราจะได้ว่า: ${\displaystyle \ \lambda =2\pi /k\ }$${\displaystyle \ \omega ~.}$${\displaystyle R_{\text{rad}}}$${\textstyle \ {\tfrac {\ 1\ }{2}}\left|\ I\ \right|^{2}\ }$${\textstyle \ {\tfrac {\ 1\ }{2}}\left|I\right|^{2}R_{\text{rad}}\ }$

${\displaystyle R_{\text{rad}}={\tfrac {\ 2\ \pi \ }{3}}\zeta _{0}\ \left({\frac {\ \delta \ell \ }{\lambda }}\right)^{2}~.}$

วิธีนี้สามารถใช้คำนวณความต้านทานการแผ่รังสีสำหรับเสาอากาศใดๆ ที่ได้ค้นพบรูปแบบการแผ่รังสีในระยะไกลโดยพิจารณาจากกระแสเสาอากาศเฉพาะ หากไม่พิจารณาการสูญเสียโอห์มิกในตัวนำ ความต้านทานการแผ่รังสี (เมื่อพิจารณาเทียบกับจุดป้อนสัญญาณ) จะเท่ากับส่วนประกอบความต้านทาน (ส่วนจริง) ของอิมพีแดนซ์จุดป้อนสัญญาณ น่าเสียดายที่วิธีการนี้ไม่ได้บอกอะไรเราเกี่ยวกับส่วนประกอบปฏิกิริยา (ส่วนจินตนาการ) ของอิมพีแดนซ์จุดป้อนสัญญาณ ซึ่งการคำนวณจะกล่าวถึงต่อ ไป

โดยใช้สูตรข้างต้นสำหรับฟลักซ์การแผ่รังสีที่กำหนดโดยเวกเตอร์ Poynting เรายังสามารถคำนวณอัตราขยายทิศทางของไดโพล Hertzian ได้อีกด้วย โดยการหารกำลังทั้งหมดที่คำนวณข้างต้นด้วยเราสามารถหาฟลักซ์เฉลี่ยในทุกทิศทางได้ดังนี้ ${\displaystyle 4\pi r^{2}}$${\displaystyle \ P_{\text{avg}}\ }$

${\displaystyle \ P_{\text{avg}}={\frac {P_{\text{net}}}{\ 4\pi \ r^{2}}}={\frac {\zeta _{0}}{\ 48\pi ^{2}\ r^{2}}}k^{2}\ \left|I\right|^{2}\ \left(\delta \ell \right)^{2}~.}$

เมื่อนำค่าฟลักซ์ที่แผ่รังสีไปในทิศทางใดทิศทาง หนึ่งมาหารด้วย ค่าดัง กล่าว จะได้ ค่าการขยายสัญญาณตามทิศทาง${\displaystyle \ P_{\text{avg}}\ }$${\displaystyle \ \operatorname {\mathsf {G}} \left(\theta \right)\ :}$

${\displaystyle \ \operatorname {\mathsf {G}} \left(\theta \right)={\frac {\ \left\langle \mathbf {S} _{\mathsf {r}}\right\rangle \ }{P_{\text{avg}}}}={\tfrac {\ 3\ }{2}}\sin ^{2}\theta \ }$

โดยทั่วไปแล้ว ค่า "อัตราขยาย" ของเสาอากาศ ซึ่งหมายถึงค่าสูงสุดของรูปแบบการขยายสัญญาณ (รูปแบบการแผ่รังสี) พบว่าอยู่ที่ 1.5~1.76 dBi ซึ่งต่ำกว่าการกำหนดค่าเสาอากาศแบบอื่นๆ แทบทุกแบบ

ไดโพลแบบเฮิรตซ์มีลักษณะคล้ายคลึงแต่แตกต่างจากไดโพลสั้นที่กล่าวถึงข้างต้น ในทั้งสองกรณี ตัวนำมีความยาวสั้นมากเมื่อเทียบกับความยาวคลื่น ดังนั้นรูปแบบคลื่นนิ่งที่ปรากฏในไดโพลครึ่งคลื่น (เป็นต้น) จึงไม่มี อย่างไรก็ตาม ในไดโพลแบบเฮิรตซ์ เราได้ระบุว่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลตามตัวนำนั้นมีค่าคงที่ตลอดความยาวสั้นๆ ทำให้ไดโพลแบบเฮิรตซ์มีประโยชน์สำหรับการวิเคราะห์โครงสร้างเสาอากาศที่ซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งแต่ละส่วนเล็กๆ ของ ตัวนำเสาอากาศ จริงสามารถจำลองได้เป็นไดโพลแบบเฮิรตซ์ โดยมีกระแสไฟฟ้าไหลอยู่ในเสาอากาศจริงนั้น

อย่างไรก็ตาม ตัวนำสั้นๆ ที่ได้รับแรงดัน RF จะไม่มีกระแสไฟฟ้าสม่ำเสมอแม้ในระยะทางสั้นๆ นั้น ในความเป็นจริง ไดโพลสั้นๆ จะมีกระแสไฟฟ้าเท่ากับกระแสไฟฟ้าที่จุดป้อน แต่จะลดลงอย่างเป็นเส้นตรงจนเป็นศูนย์ตลอดความยาวของตัวนำสั้นๆ นั้น โดยการวางตัวเก็บประจุเช่น ลูกบอลโลหะ ไว้ที่ปลายตัวนำความจุของตัวเก็บประจุเอง จะสามารถ ดูดซับกระแสไฟฟ้าจากตัวนำและทำให้กระแสไฟฟ้าใกล้เคียงกับค่าคงที่ที่สมมติไว้สำหรับไดโพลแบบเฮิรตซ์ได้ดีขึ้น แต่ทั้งนี้ ไดโพลแบบเฮิรตซ์ก็เป็นเพียงโครงสร้างทางทฤษฎีสำหรับการวิเคราะห์เสาอากาศเท่านั้น

ไดโพลสั้นที่มีกระแสจุดป้อนจะมี กระแส เฉลี่ยไหลผ่านตัวนำแต่ละตัวเพียงเท่านั้นสมการสนามข้างต้นสำหรับไดโพลเฮิรตซ์ที่มีความยาวจะสามารถทำนาย สนาม จริงสำหรับไดโพลสั้นโดยใช้กระแสประสิทธิผลนั้นได้ซึ่งจะส่งผลให้กำลังที่วัดได้ในระยะไกลมีค่าเป็นหนึ่งในสี่ของค่าที่ได้จากสมการข้างต้นสำหรับขนาดของเวกเตอร์พอยน์ติงหากเราสมมติว่ากระแสขององค์ประกอบมีค่าเท่ากับ ดังนั้น จะเห็นได้ว่าความต้านทานการแผ่รังสีที่คำนวณได้สำหรับไดโพลสั้นมีค่าเป็นหนึ่งในสี่ของค่าที่คำนวณได้ข้างต้นสำหรับไดโพลเฮิรตซ์ แต่รูปแบบการแผ่รังสี (และอัตราขยาย) ของพวกมันนั้นเหมือนกันทุกประการ ${\displaystyle \ I_{0}\ ,}$${\textstyle \ {\tfrac {\ 1\ }{2}}\ I_{0}~.}$${\displaystyle \ \delta \ell \ }$${\textstyle \ I={\tfrac {\ 1\ }{2}}\ I_{0}~.}$${\displaystyle \ \langle S_{\mathsf {r}}\rangle \ }$${\displaystyle \ I_{0}~.}$

ค่าอิมพี แดนซ์ที่จุดป้อนสัญญาณของไดโพลที่มีความยาวต่างๆ กันนั้น ได้ถูกแสดงไว้ในกราฟด้านบนแล้ว โดยแสดงในรูปของส่วนจริง (ความต้านทาน) R _dipoleและส่วนจินตนาการ ( ความต้านทาน เชิงรีแอคทีฟ ) j X _dipoleของอิมพีแดนซ์นั้น สำหรับกรณีของเสาอากาศที่มีตัวนำสมบูรณ์ (ไม่มีการสูญเสียโอห์มิก) ค่า R _dipoleจะเท่ากับความต้านทานการแผ่รังสีซึ่งสามารถคำนวณได้ง่ายกว่าจากกำลังรวมในรูปแบบการแผ่รังสีในระยะไกลสำหรับกระแสไฟฟ้าที่กำหนดดังที่เราได้แสดงไว้สำหรับไดโพลสั้น การคำนวณค่าX _dipoleนั้นยากกว่า

โดยใช้วิธี EMF เหนี่ยวนำจะได้สูตรสำเร็จรูปสำหรับส่วนประกอบทั้งสองของอิมพีแดนซ์จุดป้อนสัญญาณ ผลลัพธ์ดังกล่าวแสดงไว้ในกราฟด้านบนวิธีแก้ปัญหานี้ขึ้นอยู่กับสมมติฐานเกี่ยวกับรูปแบบการกระจายกระแสตามตัวนำของเสาอากาศ สำหรับอัตราส่วนความยาวคลื่นต่อเส้นผ่านศูนย์กลางขององค์ประกอบที่มากกว่าประมาณ 60 การกระจายกระแสตามแต่ละองค์ประกอบของเสาอากาศที่มีความยาว⁠1/2Lได้รับการประมาณค่าที่ดีมาก ^{[ 27 ]}ว่ามีรูปแบบของฟังก์ชันไซน์ที่จุดต่างๆ ตามเสาอากาศz โดยที่กระแส ถึงศูนย์ที่ปลายองค์ประกอบ ซึ่ง z = ±+1/2L ดังต่อไป นี้ :

${\displaystyle \ I(z)=A\sin {\Bigl (}\ k\left({\tfrac {\ 1\ }{2}}\ L-\left|z\right|\right)\ {\Bigr )}\ ,}$

โดยที่kคือเลขคลื่นที่กำหนดโดยk = ⁠2π ​/λ=​​2 π f/คและ ตั้ง ค่าแอมพลิจูดAให้ตรงกับกระแสจุดขับที่ระบุที่ z = 0

ในกรณีที่สามารถสันนิษฐานได้ว่ามีการกระจายกระแสแบบไซน์โดยประมาณ วิธีนี้จะแก้ปัญหาอิมพีแดนซ์จุดขับเคลื่อนในรูปแบบปิดโดยใช้ฟังก์ชันอินทิกรัลโคไซน์และไซน์Si( x )และCi( x )สำหรับไดโพลที่มีความยาวรวมLส่วนประกอบความต้านทานและส่วนประกอบปฏิกิริยาของอิมพีแดนซ์จุดขับเคลื่อนสามารถแสดงได้ดังนี้: ^{[ 28 ] [ d ]}

${\displaystyle {\begin{aligned}R_{\mathsf {dipole}}={\frac {\zeta _{0}}{\ 2\pi \sin ^{2}\left({\tfrac {1}{2}}kL\right)\ }}{\Biggl \{}\ \gamma _{e}+\ln(kL)-\operatorname {Ci} (kL)+{}&{\tfrac {1}{2}}\sin(kL)\,{\Bigl [}+\operatorname {Si} (2kL)-2\operatorname {Si} (kL)\ {\Bigr ]}\\{}+{}&{\tfrac {1}{2}}\cos(kL)\,{\Big [}+\operatorname {Ci} (2kL)-2\operatorname {Ci} (kL)+\gamma _{e}+\ln \left({\tfrac {1}{2}}kL\right)\ {\Bigr ]}\ {\Bigg \}}\ ,\\X_{\mathsf {dipole}}={\frac {\zeta _{0}}{\ 2\pi \sin ^{2}\left({\tfrac {1}{2}}kL\right)\ }}{\Biggl \{}{}+\operatorname {Si} (kL)+{}&{\tfrac {1}{2}}\cos(kL)\,{\Bigl [}-\operatorname {Si} (2kL)+2\operatorname {Si} (kL)\ {\Bigr ]}\\{}+{}&{\tfrac {1}{2}}\sin(kL)\,{\Bigl [}+\operatorname {Ci} (2kL)-2\operatorname {Ci} (kL)+\operatorname {Ci} \left({\tfrac {\;2ka^{2}\ }{L}}\right)\ {\Bigr ]}\ {\Biggr \}}\ ,\end{aligned}}}$

โดยที่aคือรัศมีของตัวนำkคือเลขคลื่นตามที่กำหนดไว้ข้างต้นζ ₀ คืออิมพีแดนซ์ของพื้นที่ว่างซึ่งเกือบจะเท่ากับอิมพีแดนซ์ของอากาศ: ζ ₀ ≈ 377 Ωและคือค่าคงที่ของออยเลอร์มีรูปแบบอื่นที่เทียบเท่ากันซึ่งเป็นที่นิยมในหมู่ผู้เขียนบางคนซึ่งใช้ฟังก์ชันที่แตกต่าง^กัน Cin  [ ^{e ]}${\displaystyle \ \gamma _{e}=0.57721566\ \ldots \ }$

วิธีการเหนี่ยวนำ EMF ขึ้นอยู่กับสมมติฐานของการกระจายกระแสแบบไซน์ ซึ่งให้ความแม่นยำดีกว่าประมาณ 10% ตราบใดที่อัตราส่วนความยาวคลื่นต่อเส้นผ่านศูนย์กลางขององค์ประกอบมากกว่าประมาณ 60 ^{[ 27 ]}อย่างไรก็ตาม สำหรับตัวนำที่มีขนาดใหญ่ขึ้น จำเป็นต้องใช้วิธีแก้ปัญหาเชิงตัวเลขที่แก้ปัญหาการกระจายกระแสของตัวนำ (แทนที่จะสมมติรูปแบบไซน์) ซึ่งสามารถอิงตามวิธีแก้ปัญหาโดยประมาณสำหรับสมการอินทิกรัลเชิงอนุพันธ์ของ Pocklingtonหรือสมการอินทิกรัลของ Hallén [ ^{7 ] แนวทาง}เหล่านี้ยังมีความเป็นทั่วไปมากกว่า ไม่จำกัดเฉพาะตัวนำเชิงเส้น

การหาคำตอบเชิงตัวเลขของทั้งสองกรณีนั้นทำได้โดยใช้วิธีโมเมนต์ซึ่งต้องขยายกระแสไฟฟ้านั้นออกเป็นชุดของฟังก์ชันพื้นฐานตัวเลือกที่ง่าย (แต่ไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีที่สุด) เช่น การแบ่งตัวนำออกเป็นNส่วน โดยสมมติว่ามีกระแสคงที่ไหลผ่านแต่ละส่วน หลังจากกำหนดฟังก์ชันถ่วงน้ำหนักที่เหมาะสมแล้ว ค่าใช้จ่ายอาจลดลงได้โดยการผกผัน เมทริกซ์ N × Nการหาค่าแต่ละองค์ประกอบของเมทริกซ์ต้องใช้การอินทิเกรตสองชั้นอย่างน้อยหนึ่งครั้งที่เกี่ยวข้องกับฟังก์ชันถ่วงน้ำหนัก ซึ่งอาจใช้การคำนวณมาก สิ่งเหล่านี้จะง่ายขึ้นหากฟังก์ชันถ่วงน้ำหนักเป็นเพียงฟังก์ชันเดลต้าซึ่งสอดคล้องกับการปรับเงื่อนไขขอบเขตสำหรับกระแสไฟฟ้าตามตัวนำที่จุดแยกN จุดเท่านั้น จากนั้นเมทริกซ์ N × Nจะต้องถูกผกผัน ซึ่งก็ใช้การคำนวณมากเช่นกันเมื่อNเพิ่มขึ้น ในตัวอย่างง่ายๆBalanis (2011)ได้ทำการคำนวณนี้เพื่อหาค่าความต้านทานของเสาอากาศด้วย ค่า N ที่แตกต่างกัน โดยใช้วิธีของ Pocklington และพบว่าเมื่อN > 60คำตอบจะเข้าใกล้ค่าจำกัดภายในไม่กี่เปอร์เซ็นต์^{[ 7 ]}

• ดิงกินส์, ร็อดนีย์ อาร์.; ดิงกินส์, เจฟฟ์ เอ. "ลิงก์" . ac6v.com . เสาอากาศแบบทำเอง

• "เสาอากาศไดโพล HF ตัวแรกของคุณ" . eham.net .— บทแนะนำที่ง่ายและครบถ้วน

• บทความเกี่ยวกับไดโพลเสาอากาศและการแพร่กระจายคลื่นelectronics-notes.com— ดัชนีบทความชุดเกี่ยวกับไดโพลในรูปแบบต่างๆ