Дипольная антенна или дипольная антенна является одним из наиболее основных элементов антенны, используемых для радиовещания, радиоприема, двусторонней радиосвязи и многого другого.
Дипольная антенна или дипольная антенна является одной из наиболее важных форм радиочастотной антенны. Диполь можно использовать отдельно или в составе более сложной антенной решетки.
Дипольная антенна или антенна широко используется для различных типов радиосвязи сама по себе или встраивается во многие другие конструкции радиочастотных антенн, где она образует излучающий или ведомый элемент всей антенны.
Диполь относительно прост в своей базовой реализации, и многие основные расчеты довольно просты. Несложно разработать базовую дипольную антенну, которая будет работать в диапазонах ВЧ, ОВЧ и УВЧ радиочастотного спектра.
Дипольная антенна используется не только сама по себе, но также является основным «приводным» элементом других антенн, таких как направленная антенна Yagi, которая используется повсеместно в виде телевизионных антенн и многих других. Он также используется в качестве ведомого элемента для многих параболических рефлекторных антенн, а также во многих других антенных системах.
Основы дипольной антенны
Название «диполь» указывает на то, что дипольная антенна состоит из двух полюсов или предметов – двух проводящих элементов.
В этих двух проводящих элементах течет ток, и ток и связанное с ним напряжение вызывают излучение электромагнитной волны или радиосигнала наружу от антенны.
Как видно, базовая антенна состоит из излучающего элемента, разделенного на два отдельных проводника. Обычно они расположены на одной оси, а дипольная антенна обычно разделена по центру.
Мощность от передатчика может быть использована для излучения, или мощность, принимаемая антенной, может быть подключена к приемнику. Обычно приемник или передатчик подключается к дипольной антенне через промежуточный фидер, который позволяет передавать мощность из одной точки в другую.
Длина излучающих элементов определяет многие свойства дипольной антенны: импеданс ее облучателя, центральную рабочую частоту, является ли она резонансной антенной и т. д. Таким образом, длина диполя является важным аспектом параметров дипольной антенны.
Типы диполей
Наиболее распространенной формой дипольной антенны является полуволновой диполь, который получил свое название, потому что его длина соответствует половине электрической длины волны. Однако также доступны многие другие типы дипольных антенн.
Различные типы или варианты дипольной антенны, как правило, используются в разных приложениях — соответственно можно видеть, что дипольная антенна является очень гибкой и полезной антенной.
- Полуволновая дипольная антенна: Полуволновая дипольная антенна является наиболее широко используемой. Этот тип дипольной антенны является резонансным и работает в точке, где длина волны равна половине электрической длины волны.Электрическая половина длины волны в антенне немного короче половины длины волны в свободном пространстве из-за влияния провода, по которому распространяется волна.Полуволновой диполь обычно питается от центра. Это дает точку питания с низким импедансом, которой легко управлять. Поскольку антенна симметрична, т.е. ни одна из сторон не соединена с землей, необходимо использовать либо симметричный фидер, либо, если используется несимметричный фидер, такой как коаксиальный кабель, то следует использовать балун — трансформатор симметричного в несимметричный.Диаграмма направленности основного полуволнового диполя относительно проста. Она находится максимум под прямым углом к оси провода, а минимум вдоль оси провода. Если он построен, он образует график типа восьмерки.
- Многополуволновая дипольная антенна: Хотя полуволновая дипольная антенна является наиболее популярной, можно использовать дипольную антенну, длина которой нечетно кратна половине длины волны. Диаграмма излучения сильно отличается, но все равно эффективно работает в этом режиме.Опять же, этот тип антенны обычно питается от центра, и опять же это обеспечивает низкий импеданс облучателя. Стоит отметить, что только при наличии нечетного числа полуволн точки максимума тока и минимума напряжения находятся в центре, чтобы обеспечить точку питания с низким импедансом, которая позволяет легко питать антенну.Этот тип антенны может быть полезен, когда вы хотите использовать антенну на ее основной частоте резонанса, а затем на частоте, в три или более раз превышающей эту цифру, что делает вариант многодиапазонного диполя.
- Сложенная дипольная антенна: как следует из названия, эта форма дипольной антенны или дипольной антенны складывается сама по себе. Другой полуволновой проводник добавляется параллельно исходным дипольным элементам, так что один конец соединяется с другим, создавая короткое замыкание по постоянному току. При сохранении расстояния между концами в половину длины волны дополнительный проводник позволяет сложенному диполю обеспечивать более высокое полное сопротивление питания и более широкую полосу пропускания, что может быть выгодно во многих случаях.
Короткий диполь: Как следует из названия, короткая дипольная антенна — это антенна, длина которой намного меньше половины длины волны. Если дипольная антенна короче половины длины волны, сопротивление облучателя начинает расти, и ее отклик меньше зависит от изменений частоты. Его длина также становится меньше, и в этом есть много преимуществ.
Для короткого диполя потребуются специальные устройства питания, чтобы обеспечить гораздо более высокое сопротивление питания. Однако антенна имеет тенденцию иметь аналогичные характеристики в широкой полосе пропускания. На фоне этого уровень эффективности может быть намного ниже, чем у дипольной антенны, которая больше по длине в длинах волн.
- Нерезонансный диполь: дипольная антенна может работать вдали от своей резонансной частоты и питаться от фидера с высоким импедансом. Это позволяет ему работать в гораздо более широкой полосе пропускания.
Дипольное питание и импеданс питания
Одной из важных характеристик любой антенны является полное сопротивление ее облучателя, то же самое относится и к дипольной антенне.
Первое, что следует отметить, это то, что диполь представляет собой сбалансированную антенну, т. е. ни одна из двух частей или сторон антенны не соединена с землей. Это означает, что его необходимо кормить с помощью сбалансированной кормушки или системы кормления.
Это может быть использование сбалансированного фидера, такого как разомкнутая проволока или двойная фидерная линия, т. е., по существу, двух проводов, проложенных параллельно. Эти фидеры иногда используются на КВ и имеют очень низкий уровень потерь, хотя ими сложно управлять при входе в здания и т.п., так как близлежащие объекты могут нарушить баланс и увеличить потери.
Именно по этой причине широко используется коаксиальный кабель. Однако это несбалансированный фидер, и это требует использования симметрирующего трансформатора – симметрично — несбалансированного . Это может принимать разные формы, и, по сути, это предотвращает распространение радиочастот по внешней части кабеля и создание помех для приемников или помех для находящихся поблизости пользователей при использовании с передатчиком.
Другим важным фактором является импеданс диполя. Стандартный входной импеданс диполя обычно принимается равным 73 Ом, но это значение встречается редко, так как импеданс зависит от ряда различных факторов, включая высоту над землей, толщину провода и многие другие факторы. Значение 73 Ом — это импеданс в свободном пространстве.
Питание диполя с использованием системы питания с правильным импедансом позволяет обеспечить передачу максимальной мощности, поэтому важно понимать импеданс питания.
Применение дипольной антенны
Дипольные антенны используются во многих областях как сами по себе, так и в составе более сложных антенн, где они могут образовывать основной излучающий элемент. Они используются во многих формах радиосистем, от двухсторонних линий радиосвязи до приема широковещательного вещания, общего радиоприема и во многих других областях.
Конструкция диполя будет зависеть от частоты, а также от того, как он будет использоваться.
- Проволочный ВЧ -диполь: диполь широко использовался в качестве проволочной антенны на СЧ и ВЧ, где его характеристики позволяли передавать и принимать сигналы на этих частотах. Даже сегодня проволочный диполь часто используется для передачи на КВ, например, в случае любительского радио и т. Д.
- Обычно диполь использовался как полуволновой диполь, но на некоторых частотах также была удобна версия 3λ/2, поскольку она позволяла использовать диполь на основной частоте, а также на частоте, в три раза превышающей эту.
- Часть антенны Yagi: дипольная антенна образует ведомый элемент антенны Yagi. Часто используется складчатый диполь, потому что «паразитные» элементы внутри Yagi вызывают падение импеданса питания диполя. Использование изогнутого диполя обычно обеспечивает улучшение согласования импеданса. Антенна Yagi используется не только для приема наземного телевидения, но также для многих форм двусторонней радиосвязи, общего радиоприема и т. д.
- Как всенаправленный вертикальный диполь: дипольная антенна часто используется сама по себе в качестве вертикально поляризованной антенны (в этом случае сам диполь является вертикальным, а не более обычным горизонтальным форматом) для обеспечения всенаправленного покрытия.
- Часто его можно использовать таким образом для частной мобильной радиосвязи: это системы двусторонней радиосвязи, используемые предприятиями и другими организациями, включая службы экстренной помощи, для поддержания связи.Иногда для различных форм профессиональной двусторонней радиосвязи ряд вертикальных диполей может быть размещен один над другим, чтобы улучшить диаграмму направленности всей антенной системы, чтобы обеспечить дополнительное усиление под прямым углом к антенне, тем самым обеспечивая улучшенное покрытие.
- Ведомый элемент внутри параболического рефлектора: Антеннам с параболическим рефлектором требуется какой-либо вид ведомого элемента для излучения антенны, чтобы отражатель направлял ее в требуемом направлении. Хотя можно использовать различные типы излучающих антенн, одним из вариантов является дипольная антенна.Эти антенны часто используются для спутниковой связи, радиоастрономии, а также для линий радиосвязи различных типов. Эти параболические рефлекторные антенны часто можно увидеть на антеннах мобильных телефонов, где они обеспечивают канал радиосвязи с базовой сетью. Антенны с параболическим отражателем также используются для приема спутникового телевидения.
Дипольная антенна является особенно важной формой радиочастотной антенны, которая очень широко используется для приложений радиопередачи и приема. Диполь часто используется сам по себе в качестве РЧ-антенны, но он также является важным элементом многих других типов РЧ-антенн. Таким образом, это, возможно, самая важная форма радиочастотной антенны.