Про складену дипольну антену / антену

Базова дипольна антена або антена широко використовуються в основному вигляді. Однак за ряду обставин модифікація цієї, яку називають складеною дипольною антеною, забезпечує ряд переваг.

Складена дипольна антена або складена дипольна антена широко використовується не тільки сама по собі, але і як керований елемент в інших антенах, таких як антена Yagi та різні інші типи антен.

Основи складеної дипольної антени

Складена дипольна антена складається з основного диполя, але з доданим провідником, що з'єднує два кінці між собою. Це робить "петлю" дроту, яка є коротким замиканням постійного струму. Оскільки кінці здаються складеними назад, антену називають складеною дипольною антеною.

Основний формат складеної дипольної антени показаний нижче. Як і основний диполь, складена дипольна антена є збалансованою антеною, і її потрібно живити збалансованим живильником. Незбалансовані живильники можуть використовуватися за умови використання балуна (незбалансованого до збалансованого трансформатора).

Додаткова частина складеної дипольної антени часто виготовляється за допомогою дроту або стрижня того ж діаметру, що і основна дипольна секція. Однак це не завжди так.

Також дроти або стрижні, як правило, розташовані на однаковій відстані по довжині паралельних елементів. Цього можна досягти різними способами. Часто для ОВЧ або УВЧ антен жорсткість елементів є достатньою, але при більш низьких частотах може знадобитися використовувати дистанційні елементи. Щоб дроти не стояли окремо. Очевидно, що якщо вони не утеплені, обов’язково потрібно утримувати їх від короткого замикання. У деяких випадках можна використовувати плоский живильник.

Однією з основних причин використання складеної дипольної антени є збільшення імпедансу подачі, який вона забезпечує. Якщо провідники головного диполя та другого або «складчастого» провідника мають однаковий діаметр, то виявляється, що імпеданс подачі має чотирикратне збільшення (тобто два в квадраті). У вільному просторі це дає збільшення імпедансу подачі з 73 Ом приблизно до 300 Ом Ом. Крім того, радіочастотна антена має ширшу смугу пропускання.

Теорія збільшення складеного дипольного імпедансу
Можна міркувати, чому для складеної дипольної антени чотирикратне збільшення імпедансу.

У стандартній дипольній антені струми, що протікають уздовж провідників, знаходяться у фазі, і в результаті не відбувається ануляції полів, і в результаті виникає випромінювання або сигнал.

Коли додається другий провідник для складання складеної дипольної антени, це можна розглядати як продовження стандартного диполя зі складеними назад кінцями для зустрічі один з одним. В результаті струми в новій ділянці течуть в тому ж напрямку, що і в вихідному диполі. Отже, струми вздовж обох напівхвиль знаходяться у фазі, і антена буде випромінювати з тими ж характеристиками випромінювання тощо, що і простий напівхвильовий диполь.

Збільшення імпедансу можна вивести з того факту, що потужність, що подається до складеної дипольної антени, рівномірно розподіляється між двома секціями, що складають антену. Це означає, що в порівнянні зі стандартним диполем струм у кожному провіднику зменшується до половини. Оскільки застосовується однакова потужність, імпеданс потрібно збільшити в чотири рази, щоб зберегти рівновагу у рівнянні Ватт = I2 x R.

Ефект складеної дипольної лінії передачі
Складений елемент складеної дипольної антени має ефект лінії передачі, прикріплений до нього. Можна побачити, що імпеданс диполя з'являється паралельно імпедансу коротких ділянок лінії електропередачі, хоча аргументи щодо імпедансу, наведені вище, все ще відповідають дійсності - це лише інший спосіб розглянути ту саму проблему.

Це може допомогти пояснити деякі інші властивості антени.

Цей ефект впливає на довжину. Зазвичай на довжину хвилі стоячої хвилі в фідері впливає фактор швидкості. Якщо використовується повітря, це буде приблизно 95% вартості вільного простору. Однак, якщо використовується плоска подача з меншим коефіцієнтом швидкості, це матиме наслідком скорочення необхідної довжини.

Ефект подачі також призводить до того, що складена дипольна антена має більш рівну реакцію, тобто ширшу смугу пропускання, ніж несгибаемая диполь.

Це відбувається тому, що на частоті, далекій від резонансу, реактивний опір диполя має протилежну форму від сортуваної лінії передачі, і в результаті відбувається деяке зменшення реактивного опору в точці подачі антени.

Складені дипольні переваги
Існує дві основні переваги використання складеної дипольної антени перед стандартним диполем:

Збільшення імпедансу:  Коли потрібно використовувати живильники з більш високим імпедансом або коли імпеданс диполя зменшується під дією таких факторів, як паразитні елементи, складений диполь забезпечує значне збільшення рівня імпедансу, що дозволяє антену легше узгодити з наявним живильником.

Широка пропускна здатність:  Складена дипольна антена має більш рівну частотну характеристику - це дозволяє використовувати її на більш широкій смузі частот з великою кількістю передач, що використовують безліч різних каналів, що обираються, наприклад, телевізор та радіомовлення, потрібна широкосмугова антена. Стандартна дипольна антена не завжди забезпечує необхідну пропускну здатність, а додаткова пропускна здатність складеного диполя відповідає вимогам.

Нерівний провідник, складений диполями

У багатьох випадках може знадобитися встановити коефіцієнти імпедансу до стандартного співвідношення 4: 1, яке є нормальним для складеної дипольної антени. Просто змінюючи ефективний діаметр двох провідників: верхнього та нижнього, можна отримати різні співвідношення.

Визначити коефіцієнт збільшення імпедансу можна за формулою нижче:

 
де:
    d1 - діаметр провідника для подаючого плеча диполя
    d2 - діаметр провідника для необробленого плеча диполя
    S - відстань між провідниками
    r - коефіцієнт збільшення

Слід пам'ятати, що існує ефект скорочення, пов'язаний із використанням товстих провідників на відміну від звичайного дроту, і це вплине на довжину складеного диполя.

Багатопровідникові складені диполі
Хоча концепція складеної дипольної антени часто передбачає використання одного додаткового провідника, концепція може бути розширена ще більше, додавши додаткові провідники. Це впливає на збільшення загального імпедансу ще більше та подальше розширення смуги пропускання.

 
Наприклад, для трипровідного складеного диполя з усіма проводами або провідниками з однаковим діаметром імпеданс збільшується в три рази в квадраті, тобто 9. Це означає, що номінальне значення для складеного диполя з трьома провідниками становить 9 разів 73 Ом або приблизно 600 Ом

Складені дипольні програми
Існує багато способів використання складених диполів. Вони знаходять застосування у багатьох додатках:

Самостійно:   Складені дипольні антени іноді використовують самостійно, але їх потрібно подавати за допомогою живильника з високим імпедансом, як правило, 300 Ом. Це саме по собі може бути дуже корисним у певних програмах, де можуть використовуватися збалансовані живильники.

Як частина іншої антени:   Однак складені диполі знаходять більше застосування, коли диполь включений в іншу конструкцію ВЧ-антени з іншими елементами поблизу. Проблема полягає в тому, що включення диполя в антену, таку як Yagi, де елементи тісно з’єднані, зменшує опір подачі. Якщо був використаний простий диполь, то рівень імпедансу подачі менше 20 Ом або менше можна легко відчути.

Використання складеного диполя дозволяє збільшити імпеданс в чотири рази або все, що потрібно, маючи кілька проводів у складеному диполі.

Збільшена пропускна здатність:   Іноді складені диполі можуть застосовуватися чисто для того, щоб отримати більшу пропускну здатність. Коли вони використовуються для збільшення пропускної здатності, складені диполі можуть використовуватися як самі по собі, так і всередині іншої антенної системи.
З огляду на кількість способів використання складених диполів, вони є більш поширеними, ніж можна було очікувати спочатку.

Залишити повідомлення 

список повідомлень