Om vikta dipolantenn / antenn

Den grundläggande dipolantennen eller antennen används ofta i sin grundform. Under ett antal omständigheter ger emellertid en modifiering av denna som kallas den vikta dipolantennen ett antal fördelar.

Den vikta dipolantennen eller den vikta dipolantennen används ofta, inte bara ensam utan också som det drivna elementet i andra antenner som Yagi-antennen och olika andra typer av antenner.

Grundläggande vikt för dipolantenn

Den vikta dipolantennen består av en grunddipol, men med en extra ledare som förbinder de båda ändarna med varandra. Detta gör en "slinga" av tråd som är en kortslutning till DC. Eftersom ändarna verkar fällas tillbaka kallas antennen en vikad dipolantenn.

Grundformatet för den vikta dipolantennen visas nedan. Liksom basdipolen är den vikta dipolantennen en balanserad antenn och måste matas med en balanserad matare. Obalanserade matare kan användas förutsatt att en balun (obalanserad till balanserad transformator) används.

Den extra delen av den vikta dipolantennen tillverkas ofta genom att använda en tråd eller stav med samma diameter som den grundläggande dipolsektionen. Detta är dock inte alltid fallet.

Trådarna eller stavarna är också typiskt jämnt fördelade längs längden på de parallella elementen. Detta kan uppnås på ett antal sätt. Ofta för VHF- eller UHF-antenner är styvheten hos elementen tillräcklig, men vid lägre frekvenser kan distanser behöva användas. För att hålla ledningarna isär. Om de inte är isolerade är det självklart viktigt att hindra dem från att kortsluta. I vissa fall kan plattmatare användas.

En av de främsta anledningarna till att använda en vikad dipolantenn är den ökning av matningsimpedansen som den ger. Om ledarna i huvuddipolen och den andra eller "vikta" ledaren har samma diameter, har man funnit att det finns en fyrfaldig ökning (dvs. två kvadrat) i matningsimpedansen. I fritt utrymme ger detta en ökning av matningsimpedansen från 73Ω till cirka 300Ω ohm. Dessutom har RF-antennen en bredare bandbredd.

Vikad dipolimpedansökningsteori
Det är möjligt att resonera varför det finns en fyrfaldig ökning av impedansen för den vikta dipolantennen.

I en standarddipolantenn är strömmarna som strömmar längs ledarna i fas och som ett resultat inträffar ingen avbrytning av fälten och som ett resultat uppstår strålning eller signalen.

När den andra ledaren läggs till för att göra den vikta dipolantennen kan detta betraktas som en förlängning till standarddipolen med ändarna vikta bakåt för att möta varandra. Som ett resultat flyter strömmarna i det nya avsnittet i samma riktning som de i den ursprungliga dipolen. Strömmarna längs båda halvvågorna är därför i fas och antennen kommer att stråla med samma strålningsmönster etc. som en enkel halvvågsdipol.

Impedansökningen kan härledas från det faktum att effekten som matas till en vikad dipolantenn delas jämnt mellan de två sektionerna som utgör antennen. Detta innebär att jämfört med en standarddipol reduceras strömmen i varje ledare till en halv. Eftersom samma effekt appliceras måste impedansen höjas med en faktor fyra för att bibehålla balansen i ekvationen Watts = I2 x R.

Vik dipolöverföringslinjeeffekt
Det vikta elementet i den vikta dipolantennen har en överföringslinjeeffekt fäst vid den. Man kan se att dipolens impedans uppträder parallellt med impedansen hos de kortslutna överföringsledningssektionerna, även om argumenten för impedansen ovan fortfarande är sanna - det är bara ett annat sätt att titta på samma fråga.

Detta kan hjälpa till att förklara några av antennens andra egenskaper.

Längden påverkas av denna effekt. Normalt påverkas våglängden för en stående våg i en matare av hastighetsfaktorn. Om luft används kommer detta att öka med cirka 95% av ledigt utrymme. Men om en platt matare med en lägre hastighetsfaktor används, kommer detta att medföra att den önskade längden förkortas.

Inmatningseffekten resulterar också i att den vikta dipolantennen har ett plattare svar, dvs. en bredare bandbredd än en icke-vikbar dipol.

Det inträffar för att vid en frekvens bort från resonans är dipolens reaktans av motsatt form från den för den sorterade överföringsledningen och som ett resultat uppstår viss reaktansavbrott vid antennens matningspunkt.

Vikta dipolfördelar
Det finns två huvudfördelar med att använda en vikad dipolantenn framför en standarddipol:

Ökning av impedans:  När matare med högre impedans behöver användas, eller när dipolens impedans reduceras av faktorer som parasitiska element, ger en vikad dipol en signifikant ökning av impedansenivån som gör det möjligt att anpassa antennen lättare till den tillgängliga mataren.

Bred bandbredd:  Den vikta dipolantennen har en plattare frekvensrespons - detta gör att den kan användas över en bredare bandbredd med många sändningar som använder en mängd olika valbara kanaler, t.ex. TV och radio, en bred bandbreddantenn behövs. Standarddipolantennen ger inte alltid den önskade bandbredden och den extra vikten för den vikta dipolen uppfyller kraven.

Ojämna ledningsvikta dipoler

Vid många tillfällen kan det vara nödvändigt att implementera impedansförhållanden till standard 4: 1-förhållandet som är normalt för en vikad dipolantenn. Helt enkelt genom att variera den effektiva diametern på de två ledarna: topp och botten, olika förhållanden kan erhållas.

Det är möjligt att bestämma impedansstegningsförhållandet med formeln nedan:

 
Var:
    d1 är ledardiametern för dipolens matararm
    d2 är ledardiametern för den icke matade armen av dipolen
    S är avståndet mellan ledarna
    r är steg-upp förhållandet

Man bör komma ihåg att det finns en förkortande effekt associerad med användningen av tjocka ledare i motsats till normal tråd och detta kommer att påverka längden på den vikta dipolen.

Multiledare vikta dipoler
Även om konceptet med en vikad dipolantenn ofta innebär användning av en extra ledare kan konceptet utökas ytterligare genom att lägga till ytterligare ledare. Detta har en effekt av att öka den totala impedansen ännu mer och bredda bandbredden ytterligare.

 
För exempelvis en treledad vikad dipol, med alla ledningar eller ledare med samma diameter, ökas impedansen med en faktor tre kvadrat, dvs. 9. Detta betyder att det nominella värdet för en vikad dipol med tre ledare är 9 gånger 73Ω eller ungefär 600Ω

Vikta dipolapplikationer
Det finns många sätt på vilka vikta dipoler kan användas. De hittar användningsområden i många applikationer:

Själva:   Vikta dipolantenner används ibland ensamma, men de måste matas med en högimpedansmatare, vanligtvis 300 ohm. Detta i sig kan vara mycket användbart i vissa applikationer där balanserade matare kan användas.

Som en del av en annan antenn:   Men vikta dipoler hittar fler användningsområden när en dipol ingår i en annan RF-antenndesign med andra element i närheten. Frågan är att införlivande av en dipol i en antenn som en Yagi där element är nära kopplade minskar matningsimpedansen. Om en enkel dipol användes kan matningsimpedansnivåerna på mindre än 20 Ω eller mindre lätt upplevas.

Genom att använda en vikad dipol kan impedansen ökas med en faktor fyra eller vad som helst genom att ha flera ledningar i den vikta dipolen.

Ökad bandbredd:   Ibland kan vikta dipoler användas rent för att ge en större bandbredd. När de används för att öka bandbredden kan vikta dipoler användas ensamma eller inom ett annat antennsystem.
Med tanke på antalet sätt på vilka vikta dipoler kan användas är de vanligare än vad man först hade förväntat sig.

Lämna ett meddelande 

meddelande~~POS=TRUNC