Over gevouwen dipoolantenne / antenne

De basis dipool antenne of antenne wordt veel gebruikt in zijn basisvorm. Onder een aantal omstandigheden biedt een modificatie hierop, de zogenaamde gevouwen dipoolantenne, echter een aantal voordelen.

De gevouwen dipoolantenne of gevouwen dipoolantenne wordt veel gebruikt, niet alleen op zichzelf, maar ook als het aangedreven element in andere antennes zoals de Yagi-antenne en diverse andere soorten antennes.

Basisprincipes van gevouwen dipoolantenne

De gevouwen dipoolantenne bestaat uit een basisdipool, maar met een toegevoegde geleider die de twee uiteinden met elkaar verbindt. Dit maakt een 'lus' van draad die een kortsluiting naar DC is. Omdat de uiteinden lijken te zijn teruggevouwen, wordt de antenne een gevouwen dipoolantenne genoemd.

Het basisformaat voor de gevouwen dipoolantenne wordt hieronder weergegeven. Net als de basisdipool is de gevouwen dipoolantenne een gebalanceerde antenne en moet deze worden gevoed met een gebalanceerde feeder. Ongebalanceerde feeders kunnen worden gebruikt op voorwaarde dat een balun (ongebalanceerde naar gebalanceerde transformator) wordt gebruikt.

Het extra deel van de gevouwen dipoolantenne wordt vaak gemaakt met behulp van een draad of staaf met dezelfde diameter als het basis dipoolgedeelte. Dit is echter niet altijd het geval.

Ook zijn de draden of staven typisch op gelijke afstand van elkaar geplaatst over de lengte van de parallelle elementen. Dit kan op een aantal manieren worden bereikt. Vaak is voor VHF- of UHF-antennes de stijfheid van de elementen voldoende, maar bij lagere frequenties kan het nodig zijn afstandhouders te gebruiken. Om de draden uit elkaar te houden. Als ze niet geïsoleerd zijn, is het duidelijk dat ze kortsluiting moeten voorkomen. In sommige gevallen kan een platte feeder worden gebruikt.

Een van de belangrijkste redenen voor het gebruik van een gevouwen dipoolantenne is de toename van de voedingsimpedantie die deze biedt. Als de geleiders in de hoofddipool en de tweede of "vouw" -geleider dezelfde diameter hebben, blijkt dat er een viervoudige toename (dwz twee in het kwadraat) is in de voedingsimpedantie. In de vrije ruimte geeft dit een toename van de voedingsimpedantie van 73Ω tot ongeveer 300Ω ohm. Bovendien heeft de RF-antenne een grotere bandbreedte.

Gevouwen dipoolimpedantietheorie
Het is mogelijk om te redeneren waarom er een viervoudige toename in impedantie is voor de gevouwen dipoolantenne.

Bij een standaard dipoolantenne zijn de stromen die langs de geleiders stromen in fase en als gevolg daarvan is er geen annulering van de velden en treedt er straling of het signaal op.

Wanneer de tweede geleider wordt toegevoegd om de gevouwen dipoolantenne te maken, kan dit worden beschouwd als een verlenging van de standaard dipool met de uiteinden naar achteren gevouwen om elkaar te ontmoeten. Hierdoor stromen de stromen in de nieuwe sectie in dezelfde richting als die in de oorspronkelijke dipool. De stromen langs beide halve golven zijn dus in fase en de antenne zal uitstralen met dezelfde stralingspatronen etc. als een simpele halve golf dipool.

De impedantietoename kan worden afgeleid uit het feit dat het vermogen dat wordt geleverd aan een gevouwen dipoolantenne gelijkmatig wordt verdeeld tussen de twee secties waaruit de antenne bestaat. Dit betekent dat in vergelijking met een standaard dipool de stroom in elke geleider tot de helft wordt teruggebracht. Omdat hetzelfde vermogen wordt toegepast, moet de impedantie met een factor vier worden verhoogd om het evenwicht in de vergelijking Watt = I2 x R te behouden.

Gevouwen dipooltransmissielijneffect
Aan het gevouwen element van de gevouwen dipoolantenne is een transmissielijneffect bevestigd. Men kan zien dat de impedantie van de dipool parallel lijkt te lopen met de impedantie van de kortgesloten transmissielijnsecties, hoewel de argumenten voor de impedantie die hierboven zijn gegeven nog steeds gelden - het is gewoon een andere manier om naar hetzelfde probleem te kijken.

Dit kan helpen om enkele van de andere eigenschappen van de antenne te verklaren.

De lengte wordt beïnvloed door dit effect. Normaal gesproken wordt de golflengte van een staande golf in een feeder beïnvloed door de snelheidsfactor. Als er lucht wordt gebruikt, komt dit neer op ongeveer 95% van de waarde van de vrije ruimte. Als echter een platte feeder met een lagere snelheidsfactor wordt gebruikt, heeft dit het effect dat de vereiste lengte wordt verkort.

Het feeder-effect zorgt er ook voor dat de gevouwen dipoolantenne een vlakkere respons heeft, dwz een grotere bandbreedte dan een niet-gevouwen dipool.

Het treedt op omdat bij een frequentie verwijderd van resonantie, de reactantie van de dipool de tegenovergestelde vorm heeft van die van de gesorteerde transmissielijn en als resultaat is er enige reactantie-annulering bij het voedingspunt van de antenne.

Gevouwen dipool voordelen
Er zijn twee belangrijke voordelen voor het gebruik van een gevouwen dipoolantenne boven een standaard dipool:

Verhoging van de impedantie:  Wanneer feeders met een hogere impedantie moeten worden gebruikt, of wanneer de impedantie van de dipool wordt verminderd door factoren zoals parasitaire elementen, zorgt een gevouwen dipool voor een aanzienlijke toename van het impedantieniveau waardoor de antenne gemakkelijker kan worden aangepast aan de beschikbare feeder.

Brede bandbreedte:  De gevouwen dipoolantenne heeft een vlakkere frequentierespons - hierdoor kan hij over een grotere bandbreedte worden gebruikt met veel transmissies die gebruik maken van een verscheidenheid aan verschillende selecteerbare kanalen, bijv. Televisie en radio, een antenne met een brede bandbreedte is nodig. De standaard dipoolantenne levert niet altijd de benodigde bandbreedte en de extra bandbreedte van de gevouwen dipool voldoet aan de eisen.

Ongelijke geleider gevouwen dipolen

In veel gevallen kan het nodig zijn om impedantieverhoudingen te implementeren op de standaard 4: 1-verhouding die normaal is voor een gevouwen dipoolantenne. Door simpelweg de effectieve diameter van de twee geleiders te variëren: boven en onder, kunnen verschillende verhoudingen worden verkregen.

Het is mogelijk om de impedantieverhogingsverhouding te bepalen met behulp van de onderstaande formule:

 
Waar:
    d1 is de geleiderdiameter voor de voedingsarm van de dipool
    d2 is de geleiderdiameter voor de niet-gevoede arm van de dipool
    S is de afstand tussen de geleiders
    r is de step-up ratio

Houd er rekening mee dat het gebruik van dikke geleiders in tegenstelling tot normale draad een verkortend effect heeft en dat dit een effect heeft op de lengte van de gevouwen dipool.

Multiconductor gevouwen dipolen
Hoewel het concept van een gevouwen dipoolantenne vaak het gebruik van één extra geleider impliceert, kan het concept verder worden uitgebreid door extra geleiders toe te voegen. Dit heeft tot gevolg dat de algehele impedantie nog meer wordt verhoogd en de bandbreedte verder wordt vergroot.

 
Voor bijvoorbeeld een driedraads gevouwen dipool, waarbij alle draden of geleiders dezelfde diameter hebben, wordt de impedantie verhoogd met een factor drie in het kwadraat, dwz 9. Dit betekent dat de nominale waarde voor een gevouwen dipool met drie geleiders 9 keer is 73Ω of ongeveer 600Ω

Gevouwen dipooltoepassingen
Er zijn veel manieren waarop gevouwen dipolen kunnen worden gebruikt. Ze vinden toepassingen in veel toepassingen:

Zelfstandig:   Gevouwen dipoolantennes worden soms op zichzelf gebruikt, maar ze moeten worden gevoed met een feeder met hoge impedantie, meestal 300 ohm. Dit op zichzelf kan erg handig zijn in bepaalde toepassingen waar gebalanceerde feeders kunnen worden gebruikt.

Als onderdeel van een andere antenne:   Gevouwen dipolen vinden echter meer toepassingen wanneer een dipool wordt opgenomen in een ander RF-antenneontwerp met andere elementen in de buurt. Het probleem is dat het opnemen van een dipool in een antenne zoals een Yagi waar elementen nauw met elkaar zijn gekoppeld, de voedingsimpedantie vermindert. Als een eenvoudige dipool werd gebruikt, kunnen de voedingsimpedantieniveaus van minder dan 20 Ω of minder gemakkelijk worden ervaren.

Door een gevouwen dipool te gebruiken, kan de impedantie worden verhoogd met een factor vier of wat dan ook, door meerdere draden in de gevouwen dipool te hebben.

Verhoogde bandbreedte:   Soms kunnen gevouwen dipolen worden gebruikt puur om een ​​grotere bandbreedte te geven. Wanneer ze worden gebruikt om de bandbreedte te vergroten, kunnen gevouwen dipolen op zichzelf of in een ander antennesysteem worden gebruikt.
Gezien het aantal manieren waarop gevouwen dipolen kunnen worden gebruikt, komen ze vaker voor dan in eerste instantie verwacht kon worden.

Laat een bericht achter 

Message List