J-Pole antenne
 
De J-pole antenne is een verticale omnidirectionele zendantenne die gebruikt wordt in de kortegolf frequentiebanden. Hij werd in 1909 uitgevonden door Hans Beggerow voor gebruik in Zeppelin-luchtschepen. De antenne, die achter het luchtschip werd gesleept, bestond uit een enkele draadstraler van een halve golflengte lang, in serie met een kwartgolflengte parallelle transmissielijn afstemstub die de antenne-impedantie aanpast aan de voedingslijn. Vanaf 1936 begon deze antenne te worden gebruikt voor zenders op land, waarbij het stralende element en het aanpassingsgedeelte verticaal werden gemonteerd, waardoor de antenne de vorm van de letter "J" kreeg. In 1943 kreeg hij de naam J-antenne. Wanneer het stralende halve golfgedeelte horizontaal wordt gemonteerd, loodrecht op de kwartgolflengte aanpassingsstub, wordt de variant meestal een Zepp-antenne genoemd.
De werking van een J-pole antenne
De J-pole antenne is een omnidirectionele halfgolfantenne die aan één uiteinde wordt gevoed en die is aangepast aan de voedingslijn door middel
van een kortgesloten kwartgolf parallelle transmissielijnstub. Om een ​​zendantenne efficiënt te laten werken en al het vermogen van de voedingslijn
te absorberen, moet de antenne impedantie-aangepast zijn aan de lijn; de weerstand moet gelijk zijn aan de karakteristieke impedantie van de voedingslijn. Een halfgolfantenne die aan één uiteinde wordt gevoed, heeft een stroomknoop op het voedingspunt, waardoor de ingangsimpedantie zeer hoog is, ongeveer 1000-4000 ohm. Dit is veel hoger dan de karakteristieke impedantie van transmissielijnen, waardoor een impedantieaanpassingscircuit tussen de antenne en de voedingslijn nodig is. 
Een kortgesloten kwartgolfstub, een transmissielijn van een kwart golflengte lang waarvan de geleiders aan één uiteinde kortgesloten zijn, heeft
een vergelijkbaar knooppunt met hoge impedantie aan het open uiteinde, waardoor een goede aanpassing aan de antenne mogelijk is.
De ingangsimpedantie die op een punt langs de stub wordt waargenomen, varieert continu en neemt monotoon af van deze hoge waarde tot
nul aan het kortgesloten uiteinde. Elke gewenste ingangsimpedantie kan dus worden verkregen door de voedingslijn op het juiste punt langs de
stub aan te sluiten. Een arm van de stub wordt een halve golflengte verlengd om de antenne te vormen. Door de voedingslijn van de antenne op
het juiste punt langs de transmissielijn aan te sluiten, zal de stub deze impedantie omlaag transformeren om de lagere impedantie van de
voedingslijn aan te passen, waardoor de antenne efficiënt van vermogen kan worden voorzien. Tijdens de constructie wordt het juiste bevestigingspunt voor de voedingslijn gevonden door de aansluiting van de voedingslijn heen en weer langs de stub te schuiven terwijl de SWR
wordt gecontroleerd totdat een impedantieaanpassing (minimale SWR) is bereikt. 
 
  J-pole antenne gevoed door coaxkabel (links) en parallelle lijn (rechts). Het rechter diagram toont de staande golven van spanning (V, rode banden) en stroom (I, blauwe banden) op de elementen.
 
 
  E-vlak versterkingsmetingen van de J-antenne
ten opzichte van een referentiedipool.
 
Versterking en stralingspatroon
 
De J-poolantenne is in de eerste plaats een dipool en vertoont een overwegend omnidirectioneel stralingspatroon in het horizontale (H) vlak met
een gemiddelde vrije-ruimteversterking van ongeveer 2,2 dBi (0,1 dBd). Metingen en simulaties bevestigen dat de kwartgolfstub de cirkelvormige
H-vlakpatroonvorm wijzigt, waardoor de versterking aan de kant van het J-stub-element iets toeneemt en aan de kant tegenover het J-stub-element iets afneemt. Haaks op de J-stub ligt de versterking dichter bij het gemiddelde: ongeveer 2,2 dBi (0,1 dBd). De lichte toename ten
opzichte van de 2,15 dBi (0 dBd) versterking van een dipool vertegenwoordigt de kleine bijdrage aan het patroon die wordt geleverd door de stroomonbalans in het aanpassingsgedeelte. Het patroon in het elevatievlak (of E-vlak) laat een lichte elevatie van het patroon zien in de richting
van het J-element, terwijl het patroon tegenover het J-element grotendeels loodrecht op het vlak staat. Het netto-effect van de verstoring veroorzaakt door de kwartgolfstub is een benaderende versterking in het H-vlak van 1,5 tot 2,6 dBi (-0,6 dBd tot 0,5 dBd). 
 
Omgeving gevoeligheid 
 
Net als alle antennes is de J-pole gevoelig voor elektrisch geleidende objecten in zijn inductievelden (ook wel reactief nabijveldgebied genoemd
en moet er voldoende afstand worden gehouden om deze nabijveldinteracties te minimaliseren als onderdeel van de gebruikelijke installatieoverwegingen. De kwartgolf parallelle transmissielijnstub heeft een extern elektromagnetisch veld waarvan de sterkte en grootte
evenredig zijn met de afstand tussen de parallelle geleiders. De parallelle geleiders moeten vrij worden gehouden van vocht, sneeuw en ijs en
moeten op een afstand van twee tot drie keer de afstand tussen de parallelle stubgeleiders worden gehouden van andere geleiders, waaronder regenpijpen, metalen raamkozijnen, dakranden, enz. De J-pole is zeer gevoelig voor geleidende ondersteuningsstructuren en zal de beste
prestaties leveren zonder elektrische verbinding tussen de antennegeleiders en de montagestructuur. 
 
Constructie van een J-pole antenne 
 
De antenne bestaat uit twee parallelle, rechte metalen geleiders, waarvan de ene ⁠3/4 golflengte en de andere ⁠1/4
golflengte lang is bij de werkfrequentie, en die aan de onderkant met elkaar zijn verbonden. Typische constructiematerialen zijn metalen buizen, ladderlijnen of twin-lead kabels. Omdat het aanpassingsgedeelte als transmissielijn moet fungeren, mogen de parallelle geleiders niet meer dan
0,02 golflengte van elkaar verwijderd zijn.  
 
De J-pole antenne en de varianten daarvan kunnen worden gevoed met een gebalanceerde lijn. Een coaxiale voedingslijn kan worden gebruikt als deze een middel bevat om RF-stromen in de voedingslijn te onderdrukken. Het voedingspunt van de J-pole bevindt zich ergens tussen de gesloten, laagimpedantie onderkant en de open, hoogimpedantie bovenkant van de J-stub. Tussen deze twee uitersten is een aanpassing aan elke impedantie tussen de lage en hoge impedantiepunten mogelijk. 
 
Het J-pole-ontwerp functioneert goed wanneer het wordt gevoed met een gebalanceerde voeding (via balun, transformator of smoorspoel) en er geen elektrische verbinding bestaat tussen de geleiders en de omringende steunen. Historische documentatie over de J-antenne suggereert dat het onderste uiteinde van de aanpassingsstub een potentiaal van nul heeft ten opzichte van aarde en kan worden verbonden met een aardingsdraad of mast zonder dat dit de werking van de antenne beïnvloedt. Later onderzoek bevestigt echter de neiging van de mast of aardingsdraad om stroom van de antenne te onttrekken, waardoor het antennepatroon mogelijk wordt verstoord. Een veelgebruikte aanpak is het verlengen van de geleider onder de onderkant van de J-pole, wat resulteert in extra en ongewenste RF-stromen die over elk deel van de montagestructuur vloeien. Dit wijzigt het antennepatroon in het verre veld, waarbij de primaire lobben doorgaans, maar niet altijd, boven de horizon komen te liggen, waardoor de effectiviteit van de antenne voor aardse toepassingen afneemt. J-pole-antennes met een elektrische verbinding met hun steunen presteren vaak niet beter, en vaak zelfs veel slechter, dan de eenvoudigere monopoolantenne. 
 
Variaties 
 
Slim Jim Antenne 
Een variant van de J-pole is de Slim Jim-antenne, ook wel bekend als 2BCX Slim Jim, die op een vergelijkbare manier verwant is aan de J-pole als
een gevouwen dipool aan een dipool. De Slim Jim is een van de vele manieren om een ​​J-pole te vormen. De antenne werd in 1978 geïntroduceerd door Fred Judd (G2BCX) en de naam is afgeleid van de slanke constructie en de J-vormige aanpassingsstub (J Integrated Matching). 
 
De Slim Jim-variant van de J-pole-antenne heeft eigenschappen en prestaties die vergelijkbaar zijn met die van een eenvoudige of gevouwen halfgolfantenne en identiek aan de conventionele J-pole-constructie. Judd meldde dat de Slim Jim een ​​lagere opstijghoek en betere elektrische prestaties produceert dan een grondvlakantenne met 5/8 golflengten, maar uit tests en analyses van anderen blijkt dat Slim Jim-antennes geen prestatievoordeel hebben ten opzichte van een conventionele J-pole-antenne met één draad. Slim Jim-antennes gemaakt van laddertransmissielijn gebruiken de bestaande parallelle geleider voor het gevouwen dipoolelement,m maar in de koperen buisvariant vereist de Slim Jim bijna twee keer zoveel materiaal, waarvoor geen prestatievoordeel wordt behaald. De geschatte versterking in het H-vlak van de Slim Jim ligt tussen 1,5
en 2,6 dBi (−0,6 dBd tot 0,5 dBd). 
 
  Diverse variaties van J-Pole antenne 
 
  E-vlak versterkingsgrafieken van J-antennevariaties 
 
Super J-antenne 
De Super-J-variant van de J-pole-antenne voegt een extra collineaire halfgolfstraler toe boven de conventionele J en verbindt de twee met een fasestub om ervoor te zorgen dat beide verticale halfgolfsecties in de huidige fase stralen. De fasestub tussen de twee halfgolfsecties is vaak van
het Franklin-type. 
 
De Super-J-antenne comprimeert de verticale bundelbreedte en heeft een hogere versterking dan het conventionele J-pole-ontwerp.
Beide stralende secties hebben onvoldoende afstand om de maximale voordelen van collineaire arrays te realiseren, wat resulteert in een iets
lagere versterking dan de optimale 3 dB ten opzichte van een conventionele J-pole- of halfgolfantenne. De geschatte versterking in het H-vlak
van de Super-J-antenne ligt tussen 4,6 en 5,2 dBi (2,4 dBd tot 3,1 dBd). 
 
Collineaire J-antenne 
De collineaire J-antenne verbetert de Super-J door de twee stralende halvegolfsecties te scheiden om de versterking te optimaliseren met behulp
van een fasespoel. De resulterende versterking ligt dichter bij de optimale 3 dB dan bij een conventionele J-pool- of halvegolfantenne. De geschatte versterking in het H-vlak van de collineaire J-antenne ligt tussen 4,6 en 5,2 dBi (2,4 dBd tot 3,1 dBd). 
 
Versterkingspatronen in het E-vlak van de varianten 
De grafiek vergelijkt de versterking in het E-vlak van de bovenstaande drie varianten met die van de conventionele J-antenne.
De conventionele J-antenne en de SlimJIM-variant zijn qua versterking en stralingspatroon vrijwel identiek. De Super-J laat het voordeel zien van
een juiste fasering en oriëntatie van een tweede straler boven de eerste. De Collinear J presteert iets beter dan de Super-J. 
 
Dualbandwerking nabij de 3e harmonische 
De basis J-antenne resoneert op de derde harmonische van zijn laagste ontwerpfrequentie. Het op deze manier laten werken van een ⁠
3/2 golflengten produceert een antennepatroon dat ongunstig is voor aardse toepassingen. 
 
Om de patroonverandering aan te pakken, bestaan ​​er verschillende technieken om een ​​J-antenne die op of nabij de derde harmonische werkt, zogenaamd te beperken, zodat slechts één halve golf actief is in de straler boven de stub. Al deze technieken maken gebruik van een smoorspoel met hoge impedantie in de eerste spanningslus. Deze methoden schieten echter tekort, omdat het verstikken van een punt met hoge impedantie
met een punt met hoge impedantie ervoor zorgt dat energie de smoorspoel kan passeren.