題:
為什麼折疊偶極子比普通諧振偶極子具有更大的帶寬?
Phil Frost - W8II
2013-11-22 18:38:10 UTC
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這是我讀過的東西,但從未遇到原因的解釋。例如,維基百科說

另一個常見的地方,人們可以看到偶極子是FM波段的天線。這些是折疊的偶極子。天線的尖端向後折疊,直到它們幾乎在饋電點相遇為止,從而使天線包括一個完整的波長。這種安排比標準的半波偶極子具有更大的帶寬。

Wikipedia並不是唯一一個具有這種觀念的人:請參閱對這個答案的評論:

據我了解,折疊偶極子仍是全長,只是加倍以增加帶寬。我不正確嗎?

antenna-theory.com(我認為它的可靠性至少比Wikipedia高三倍),卻沒有提到帶寬,但是確實如此:

由於雙引線傳輸線的特徵阻抗約為300歐姆,因此在連接到這種類型的線路時通常使用折疊偶極子以實現最佳的功率傳輸。因此,當需要更大的天線阻抗(> 100歐姆)時,通常使用半波長折疊偶極子天線。

然後我可以看到,如果必須使用300Ω傳輸線,折疊偶極子可能會獲得更好的帶寬,因為您不需要匹配的網絡,這可能會限制帶寬或招致額外的損失,但這是一個很長的猜測。

所以,為什麼折疊偶極子具有更大的帶寬帶寬?還是僅僅是沒有根據的謠言?

五 答案:
on4aa
2013-11-29 06:05:29 UTC
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負載的 $ Q $ span>因子

像任何諧振電路一樣,天線的帶寬由其負載的品質因數確定,定義為 $ Q _ {\ ell} \ overset {。} {=} \ frac {X} {R} $ span>。

加載 $ Q $ span>係數,天線的帶寬將越寬: $ BW _ {-3dB} = \ frac {f_ {res}} {Q _ {\ ell}} $ span>,共振頻率為 $ f_ {res} $ span>。

分析自由空間中折疊偶極子的加載的 $ Q _ {\ ell} $ span>

電阻 $ R $ span>(與普通偶極子相同)

在上述 $ Q _ {\ ell} $ pan>的公式中span>,負載諧振電路中的電阻 $ R $ span>將是輻射電阻的一半。 / span>天線完美匹配。因此, $ R = \ frac {R_ {rad}} {2} $ span>。請注意,即使折疊偶極子的輸入阻抗 $ R_ {in} $ span>是普通偶極子的四倍,該值也與普通偶極子沒有任何不同。普通偶極子。較高的輸入電阻 $ R_ {in} $ span>僅僅是由於緊密間隔的平行線的阻抗轉換特性所致。總之, $ R $ span>沒有提供更高帶寬的解釋。

電抗 $ X $ span>(低於普通偶極子)

現在,讓我們在上述 $ Q _ {\ ell} $ span的公式中評估電抗 $ X $ span> >。對於自由空間中的偶極子, $ X $ span>由天線導體的自反應確定。這將是元素導體的自感和兩個元素半部之間的自電容的組合。

此外,折疊偶極子的緊密間隔的平行導體應真正視為一個因此,其自感將比普通偶極子低,而其自電容則將更高。兩種效果都會導致更低的電抗 $ X $ span>,從而降低了加載的 $ Q _ {\ ell} $ 並擴展折疊偶極子的帶寬。

G8HQP
2015-04-12 21:01:26 UTC
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折疊偶極子增加的帶寬幾乎完全歸因於額外的厚度。兩個平行元素的行為就像一個較粗的單個元素。傳輸線模式和輻射器模式的電抗在相反方向上的組合也貢獻很小。

G8HQP總結了這樣一個事實,即折疊偶極子和粗偶極子具有基本相同的帶寬,並且在可計算的公差範圍內,幾乎完全由導體寬度決定。
WPrecht
2013-11-22 19:55:25 UTC
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電容性電抗很小,帶寬更大。

在規則的½λ偶極子中,沿導體流動的電流同相。當我們在折疊偶極子中添加第二條導體時,我們真正要做的就是擴展偶極子。結果,新部分中的電流沿與原始偶極子相同的方向流動。因此,兩個半波上的電流是同相的,天線的輻射特性與常規的簡單½λ偶極子相同。 p>

Folded Dipole Current Flow

記住,這是交流電流。在點B和C(簡單偶極子的末端),它降為零。由於折疊偶極子就像在兩端將偶極子延伸1 /4λ一樣,因此當我們開始一個新的周期時,我們將觀察到B & C處的電流反向。

由於現在將電流均勻地分為兩部分,因此阻抗必鬚根據歐姆定律(W = I ^ 2R)增加4倍。這使折疊偶極子成為火腿的誘人選擇

另一種看待這種情況的方法是,偶極子的阻抗與折疊部分的阻抗平行出現。在遠離共振的頻率處,偶極子的電抗與折疊部分的電抗呈相反的形式,結果,在天線的饋電點存在一些電抗抵消。

因此,從本質上講,您可以在天線的饋電點獲得一些“免費”匹配。

也許您可以詳細說明“結果是,新部分中的電流與原始偶極子中的電流流動方向相同”。想像一下,形成環路的天線會產生同相電流,這有點違反直覺。
我添加了一張圖片和更多文本來更好地解釋電流(我希望)。
更好的是,儘管在B點和C點看到電流如何“轉向”仍然是一個很大的想法。與此圖像相關的自然現像是從饋線的一半開始並遵循箭頭。它們都指向同一方向,除了頂部。這是困擾我很長一段時間的事情,我一直認為這不必要地很難學習-我確定解決方案只是一副圖畫,只是不確定是什麼。動畫,也許。
可能的思想陷阱是:如果電流在B點和C點下降到零,那麼它如何超過這些點呢?或者,*為什麼*電流在B點和C點下降到零?在普通的偶極子中,很容易看到:沒有地方可以走了。在折疊偶極子中,情況並非如此。
我同意,這張圖片有幫助,但並不完美。我一直在尋找疊加有波形的圖片,我認為這樣可以工作。我是一個糟糕的藝術家,所以我會繼續尋找一個。
也許我們真正需要的是一個諸如[折疊偶極子如何工作?](http://ham.stackexchange.com/q/919/218)的問題。
G4ZLZ
2014-12-05 05:44:30 UTC
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將折疊偶極子的兩個臂視為300歐姆傳輸線的末端短路(粗糙四分之一波)部分可能會有所幫助。試圖在每個臂中的兩個導體上以相反方向流動的任何電流都不會輻射(這就是傳輸線起作用的原因-這兩個電流會產生相反的磁場)。僅“共模”電流可以輻射。從中心點向天線的任一側看,跨兩個導體的差模電流的阻抗非常高(因為每個臂的作用都是將其遠端的短路轉換為中心的高阻抗)。

現在考慮饋電點變化電壓。如果饋電的一側電壓升高並且(例如)有電流流出,則相反(折疊部分)導體上的電壓和電流必須跟隨它(差分電流被抵消!)。天線是平衡的,並且在其中心附近幾乎是電阻性的,因此另一個饋電點的電壓下降,並吸收相同大小的電流。該電流沿著天線的方向與來自另一個饋電點的電流的方向相同(就像在規則的非折疊偶極子中一樣)。再次,傳輸線效應迫使與第二饋電點相對的導體中的電壓和電流跟隨,並且該電流與另一支臂的方向相同。

實際上有兩個電流模式運行。傳輸線模式(不輻射)和類似天線的輻射模式。

應注意,對於有效的半波輻射器,此概念應使兩個臂的長度略短,因為考慮到管線的速度因子(通常是管線的兩個四分之一波部分),必須將其切開0.85左右)。某些設計(如ARRL)使天線的長度類似於簡單偶極子的長度,但在點的末端稍微向內增加了短路棒,這些短路棒沿每個臂從饋電點開始沿電四分之一波移動。

最初的問題是,為什麼折疊偶極子的帶寬比單線偶極子的帶寬“更寬”?有可能要考慮兩個影響。電抗在諧振時表現出非常陡峭的下降,但是電阻抗很高(接近300歐姆),並且隨頻率而變化。歸一化為300歐姆的組合複數阻抗幅度變化不那麼快。 “非輻射”模式傾向於抵消電抗變化。原因也可能是與單線系統相比,折疊偶極子的有效直徑增加了。 “較弱”的有效導線的Q值較低(其共振較不尖銳),有效帶寬較寬。例如,在“籠狀”偶極子上使用這種效果,該偶極子的(非折疊式)臂由用箍隔開的多根導線製成。

好答案!回复:“考慮到線路的速度因素,必須將線路的兩個四分之一波部分切掉”,我認為速度因素不是這裡的因素,[裸線的VF](https:/ /en.wikipedia.org/wiki/Velocity_factor#Typical_velocity_factors)為0.95-0.99。
Paul
2020-05-29 02:00:05 UTC
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正如已經指出的,折疊偶極子可以解釋更大帶寬的一個因素是它實際上更厚。然而,主要原因是它的阻抗實際上是半個wsve偶極子和一個1/4短截線在遠端短路的並聯組合。該存根的電抗/電納與偶極子的方向相反,從而對其進行補償。考慮偶極模和偶數模的最佳方式。如果將帶狀偶極子分成兩個U:s,則可以將U的兩個支腳同相平行饋入非折疊偶極子,其中U的每個支腿中的電流方向相同。這是偶數模式,阻抗將是脂肪偶極子的阻抗。說75歐姆,或者說兩個U腿並聯每個150歐姆。現在,以相反的方向向U的兩相供電。這是奇數模式,它不輻射並且具有短路短截線的阻抗。現在一次輸入兩種模式。您的一條U腿上將有even + odd = 2,另一條U上有even-odd = 0。 0伏特支路可短接到另一個U的0伏特支路,從而完成折疊偶極子。現在您有300 ohm的標稱饋電點,但電流是偶數和奇數模式電流的總和,奇數模式電流是短截線的電流,因此其阻抗與偶極並聯。您可以獲得類似的效果通過在未折疊的偶極子上連接一個1/4 SC短截線,除了阻抗不會乘以4


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