Allmänt sett arbetar antenner som omvandlare mellan "fria vågor" dvs sådana som utbreder sig i rymden, och "bundna vågor" som är sådana elektromagnetiska vågor
som utbreder sig i kablar eller andra typer av matarledningar.
Resonemangen blir identiska vare sig om antennen är mottagar- eller sändarantenn, det är bara riktningen hos vågorna som skiljer.
Ifall man tänker sig att en mottagarantenn finns på ett stort avstånd från källan till vågorna så kan man säga att vågorna är "plana", dvs att deras storlek inte ändrar sig märkbart vid ett kort styckes förflyttning. Då kommer all utsänd energi att fördelas över ytan av en sfär, och man kan bortse från dess krökning. Effekten från sändaren P [W] sprids ut över ytan [m/2], och man får "effekttätheten" S [W/m2]. En konsekvens av naturlagarna är att själva rymden får en impedans som är 120*pi eller 377 ohm, och då kan man räkna ut att det finns en elektrisk fältstyrka E som är = roten (S/377) [V/m].
Om man då sätter en antenn med längden L [m] i denna punkt så kommer den att uppfånga en spänningsskillnad som blir E * L [V].
För att en antenn ska fungera på avsett vis är det nödvändigt att energin som den uppfångar kan matas vidare till matarledningen, och då kommer impedansen hos antennen in.
En dipolantenn som är en halv våglängd lång har en impedans som är en ren och ganska låg resistans, och då är den som lättast att anpassa till matarledningen utan onödiga förluster. Förhållandet att antennen visar en rent resistiv impedans kallas för "resonans", och den kortaste längd som detta kan ske för är just 1/2 våglängd.
Sedan upprepas detta för varje udda tal som man multiplicerar längden med dvs 3/2, 5/2 osv våglängder. När antennen är en hel våglängd lång får den en hög impedans som kan vara svår att anpassa till kabeln.
Antennens effektivitet är i sig inte beroende på att den är just 1/2 våglängd lång,
utan det är de ofrånkomliga förlusterna som uppstår när man ska anpassa en mycket kort antenn till matarledningen som gör att "korta antenner" är ett svårt problem.
När en antenn blir stor i förhållande till våglängden så får den också riktverkan, vilket innebär att strålning från vissa håll framhävs på bekostnad av strålning från andra håll.
Inget hindrar att man gör en dipolantenn som är t.ex. 10 eller 100 våglängder lång, men denna kommer då att få en riktverkan som kan vara svår att använda, eftersom antennen kommer att stråla som summan av en mängd "punktstrålare" som sammansätter sig till ett komplicerat mönster (jämför med interferensmönstren i optiken).
Hälsningar,
Karl-Arne
SM0AOM