Относно сгънатата диполна антена / антена

Основната диполна антена или антена се използва широко в основната си форма. Въпреки това при редица обстоятелства модификация на тази, наречена сгъната диполна антена, предоставя редица предимства.

Сгънатата диполна антена или сгънатата диполна антена се използва широко не само самостоятелно, но и като задвижван елемент в други антени като антената Yagi и различни други видове антени.

Основи на сгънатата диполна антена

Сгънатата диполна антена се състои от основен дипол, но с добавен проводник, свързващ двата края заедно. Това прави "верига" от проводник, който е късо съединение към DC. Тъй като краищата изглеждат сгънати назад, антената се нарича сгъната диполна антена.

Основният формат за сгънатата диполна антена е показан по-долу. Подобно на основния дипол, сгънатата диполна антена е балансирана антена и трябва да се захранва с балансирано подаващо устройство. Небалансирани хранилки могат да се използват, при условие че се използва балун (небалансиран към балансиран трансформатор).

Допълнителната част на сгънатата диполна антена често се прави чрез използване на тел или пръчка със същия диаметър като основната диполна секция. Това обаче не винаги е така.

Също така проводниците или пръчките обикновено са равномерно разположени по дължината на паралелните елементи. Това може да бъде постигнато по различни начини. Често за VHF или UHF антени твърдостта на елементите е достатъчна, но при по-ниски честоти може да се наложи използване на дистанционни елементи. За да държите жиците разделени. Очевидно, ако не са изолирани, наложително е да ги предпазите от късо съединение. В някои случаи може да се използва плоско подаващо устройство.

Една от основните причини за използването на сгъната диполна антена е увеличаването на импеданса на подаване, което тя осигурява. Ако проводниците в главния дипол и втория или „сгъваем“ проводник са с един и същ диаметър, тогава се установява, че има четирикратно увеличение (т.е. две на квадрат) в подаващия импеданс. В свободно пространство това дава увеличение на импеданса на подаване от 73Ω на около 300Ω ohms. Освен това RF антената има по-широка честотна лента.

Теория за увеличаване на имподанса на сгънат дипол
Възможно е да има причина защо има четирикратно увеличение на импеданса за сгънатата диполна антена.

В стандартна диполна антена токовете, протичащи по проводниците, са във фаза и в резултат няма отмяна на полетата и в резултат на това се получава излъчване или сигнал.

Когато се добави вторият проводник, за да се направи сгънатата диполна антена, това може да се разглежда като продължение на стандартния дипол със сгънати краища назад, за да се срещнат един с друг. В резултат токовете в новия участък протичат в същата посока като тези в оригиналния дипол. Следователно токовете по двете полувълни са във фаза и антената ще излъчва със същите диаграми на излъчване и т.н. като обикновен полувълнов дипол.

Увеличението на импеданса може да се установи от факта, че мощността, подавана към сгънатата диполна антена, се разпределя равномерно между двете секции, съставляващи антената. Това означава, че в сравнение със стандартен дипол токът във всеки проводник се намалява до половината. Тъй като се прилага същата мощност, импедансът трябва да се увеличи с коефициент четири, за да запази баланса в уравнението Watts = I2 x R.

Ефект на сгъната диполна предавателна линия
Сгънатият елемент на сгънатата диполна антена има приложен ефект на предавателна линия. Може да се види, че импедансът на дипола се появява успоредно с импеданса на късите участъци на преносната линия, въпреки че аргументите за импеданса, дадени по-горе, все още са верни - това е просто друг начин за разглеждане на същия въпрос.

Това може да помогне да се обяснят някои от другите свойства на антената.

Дължината се влияе от този ефект. Обикновено дължината на вълната на стояща вълна във фидер се влияе от фактора на скоростта. Ако се използва въздух, това ще бъде около 95% от стойността на свободното пространство. Ако обаче се използва плоско подаващо устройство с по-нисък коефициент на скорост, това ще доведе до съкращаване на необходимата дължина.

Ефектът на подаващото устройство също води до сгънатата диполна антена с по-плосък отговор, т.е. по-широка честотна лента от несгънатия дипол.

Това се случва, тъй като при честота, далечна от резонанса, реактивното съпротивление на дипола е в противоположна форма от тази на сортираната предавателна линия и в резултат има известно отместване на реактанса в точката на подаване на антената.

Предимства на сгънат дипол
Има две основни предимства при използването на сгъната диполна антена пред стандартен дипол:

Увеличение на импеданса:  Когато трябва да се използват подавачи с по-висок импеданс или когато импедансът на дипола е намален от фактори като паразитни елементи, сгънатият дипол осигурява значително увеличение на нивото на импеданс, което позволява антената да бъде по-лесно съчетана с наличния захранващ механизъм.

Широка честотна лента:  Сгънатата диполна антена има по-равна честотна характеристика - това й позволява да се използва при по-широка честотна лента с много предавания, използващи множество различни избираеми канали, например телевизия и радиоразпръскване, необходима е антена с широка честотна лента. Стандартната диполна антена не винаги осигурява необходимата честотна лента, а допълнителната честотна лента на сгънатия дипол отговаря на изискванията.

Неравномерно сгънати диполи на проводника

В много случаи може да се наложи да се приложат съотношения на импеданс към стандартното съотношение 4: 1, което е нормално за сгъната диполна антена. Просто чрез промяна на ефективния диаметър на двата проводника: отгоре и отдолу, могат да се получат различни съотношения.

Възможно е да се определи коефициентът на нарастване на импеданса, като се използва формулата по-долу:

 
Където:
    d1 е диаметърът на проводника за захранващото рамо на дипола
    d2 е диаметърът на проводника за незахраненото рамо на дипола
    S е разстоянието между проводниците
    r е коефициентът на нарастване

Трябва да се помни, че има ефект на скъсяване, свързан с използването на дебели проводници, за разлика от нормалния проводник, и това ще окаже влияние върху дължината на сгънатия дипол.

Мултипроводникови сгънати диполи
Въпреки че концепцията за сгъната диполна антена често предполага използването на един допълнителен проводник, концепцията може да бъде разширена допълнително чрез добавяне на допълнителни проводници. Това води до увеличаване на общия импеданс още повече и допълнително разширяване на честотната лента.

 
Например за трипроводен сгънат дипол, с всички проводници или проводници с еднакъв диаметър, импедансът се увеличава с коефициент три на квадрат, т.е. 9. Това означава, че номиналната стойност за сгънат дипол с три проводника е 9 пъти 73Ω или приблизително 600Ω

Сгънати диполни приложения
Има много начини, по които могат да се използват сгънати диполи. Те намират приложения в много приложения:

Сами по себе си:   Сгънатите диполни антени понякога се използват самостоятелно, но те трябва да се захранват с подавач с висок импеданс, обикновено 300 ома. Това само по себе си може да бъде много полезно в определени приложения, където могат да се използват балансирани хранилки.

Като част от друга антена:   Въпреки това сгънатите диполи намират повече приложения, когато дипол е включен в друг дизайн на RF антена с други елементи наблизо. Въпросът е, че включването на дипол в антена като Yagi, където елементите са тясно свързани, намалява импеданса на подаване. Ако е използван обикновен дипол, нивата на импеданса на подаване по-малко от 20 Ω или по-малко могат лесно да бъдат изпитани.

Използването на сгънат дипол позволява импедансът да се увеличи с коефициент четири или каквото е необходимо, като има множество проводници в сгънатия дипол.

Увеличена честотна лента:   Понякога сгънати диполи могат да се използват чисто за да се осигури по-голяма честотна лента. Когато се използват за увеличаване на честотната лента, сгънатите диполи могат да се използват самостоятелно или в друга антенна система.
Предвид броя на начините, по които могат да се използват сгънати диполи, те са по-често срещани, отколкото би могло да се очаква в началото.

Остави съобщение 

Списък на ЛС