Утверждается, что сложенный диполь обеспечивает увеличенную полосу пропускания и практически согласуется с линией 300 Ом. Это очень похоже на антенну типа «двойная базука» или коаксиальный диполь. Неточные утверждения о двойных «базуках» и коаксиальных диполях были опровергнуты на многих форумах и в текстах.

Также об этом упоминалось в журнале QST и в книге Максвелла «Reflections».

Хотя антенны типа «двойная базука» или сложенные диполи могут обеспечить значительно большую полосу пропускания, чем тонкий проволочный диполь, важно понимать, почему некоторые антенны обладают большей полосой пропускания. Давайте рассмотрим сложенный диполь и посмотрим, как он себя ведет на самом деле.

Мифы о сложенном диполе

Миф №1:

— Преимущество использования сложенного диполя — широкая полоса пропускания.

Неверно: На одной частоте полоса пропускания практически не отличается от простого параллельного соединения концов, разделения по центру и питания коаксиальным кабелем. Мы увидим это в моделях ниже. Сложенный диполь, как и любой диполь, имеет более широкую полосу пропускания в основном за счёт большей толщины проводников. Значительного расширения полосы не происходит ни из-за эффекта шлейфа или сложения, ни из-за более высокого импеданса линии питания.

Миф №2

— При использовании в других диапазонах более высокое собственное сопротивление, как правило, подавляет нерезонансное сопротивление, что облегчает согласование.

Неверно: Сложенный диполь пригоден для использования только с приемлемой эффективностью питания на основной частоте и на нечётных гармониках. Сложенный диполь намного хуже обычного диполя с лестничной линией питания для работы на гармониках или вне полосы частот. На чётных гармонических диапазонах он работает практически как короткое замыкание. На нечётных гармонических диапазонах резонанс смещается вверх, обычно на 4-6%. Это не хорошая многодиапазонная антенна, и на самом деле она обладает отличным подавлением излучения чётных гармоник.

Миф №3

— Двухпроводной сложенный диполь, питаемый двухпроводным кабелем, будет иметь импеданс около 300 Ом в расчётном диапазоне. Изменения КСВ в сложенном диполе меньше при изменении длины антенны или частоты, чем в обычном диполе с коаксиальным питанием.

Неверно: Изменения КСВ практически одинаковы. КСВ обычного диполя с коаксиальным питанием изменяется от ~50 Ом до ~70 Ом в пределах нормальных диапазонов высоты. Это означает, что КСВ 50 Ом может достигать ~1,5:1 при нормальных изменениях высоты.
В сложенном диполе импеданс изменяется от ~200 Ом до примерно 300 Ом. Это также означает, что КСВ может достигать ~1,5:1 в пределах нормальных диапазонов высот!

Миф №4

— Складной диполь имеет преимущество в использовании симметричной линии питания, а симметричная линия имеет низкие потери при высоком КСВ.

Неверно: потери мало связаны с симметричностью, за исключением того, что отсутствие экрана увеличивает импульсное сопротивление. Например, коаксиальный кабель Heliax диаметром 7/8 дюйма имеет меньшие потери, чем «оконная» или «лестничная» линия шириной 1 дюйм. Настоящая причина, по которой симметричные линии могут работать с приемлемым КСВ на многодиапазонных диполях, заключается в импедансе антенны. Импеданс диполя составляет около 4000 Ом или меньше на четных гармониках, поэтому КСВ составляет всего 10:1 на типичной симметричной линии с сопротивлением 400 Ом. Если бы фидер был 50-омной линией, КСВ был бы 80:1!

На основной и нечётных гармониках импеданс диполя составляет примерно от 50 до 100 Ом. Это сопротивление практически идеально для коаксиального кабеля, а в двухпроводной линии оно по-прежнему составляет всего 8:1 или меньше.

Полоса пропускания

Не стоит обманываться утверждениями о том, что широкая полоса пропускания означает высокие потери, или что узкая полоса пропускания указывает на высокую эффективность. Полоса пропускания связана с добротностью системы (Q), но добротность системы определяется не только резистивными или тепловыми потерями. Добротность системы на самом деле является функцией отношения запасённой энергии к энергии, передаваемой через систему. Энергия может передаваться через систему и выходить в виде бесполезного тепла, или же она может выходить в виде полезной работы. Антенна шириной 5 кГц может иметь эффективность значительно ниже 1%, в то время как антенна шириной 500 кГц может иметь эффективность почти 100%. Не зная, куда идёт энергия, мы никогда не должны предполагать, что полоса пропускания означает что-либо, кроме полосы пропускания.

Большинство антенн хранят большую часть энергии в электрическом поле, хотя небольшие «магнитные» петли обладают большой энергией в сильном, очень локальном магнитном поле.

Сложенный диполь не является исключением из этого обобщения. Сложенный диполь, как и почти любая антенна, имеет границу электрического поля на границе раздела провод-пространство. Ток, протекающий в антенну, «распространяется» через пространство посредством токов смещения. Токи смещения являются функцией напряжения и ёмкости вдоль проводника, ведущего во внешний мир.

Граница электрического поля наиболее интенсивна на открытых концах антенны, и это обеспечивает большую часть накопленной энергии антенны. По мере расширения этой граничной области, уменьшения концентрации электрического поля, запасенная энергия уменьшается. Уменьшение запасенной энергии снижает добротность (Q) и увеличивает полосу пропускания. В то же время это может фактически уменьшить потери.

Когда любая антенна становится толще, граница накопления энергии распределяется более равномерно. Это особенно верно вблизи открытых концов антенны, таких как конец диполя.

Сложенный диполь получает практически все преимущества в улучшении полосы пропускания благодаря своей большей толщине, особенно вблизи внешних концов. Мы увидим это продемонстрированным ниже.

Тот факт, что плечи также образуют «шпили», как в случае коаксиального диполя, практически не влияет на полосу пропускания. Сложенный диполь имеет более широкую полосу пропускания, чем более тонкие диполи, и более узкую, чем более толстые диполи, при постоянных потерях. Улучшение пропускной способности в основном достигается за счёт большей толщины, но некоторое улучшение также обусловлено незначительно увеличенными потерями.

Базовая таблица проводов модели сложенного диполя

Точка, куда подаётся (подключается) фидер (кабель), питающий антенну

Разработана модель, которая позволяет относительно легко переключаться с изогнутого диполя на обычный диполь.

Кривая КСВ сложенного диполя с линией питания 300 Ом

КСВ 2:1 на частотах 3,65 и 3,9 МГц. Полоса пропускания 2:1 при использовании линии 300 Ом составляет 250 кГц.

Кривая КСВ сложенного диполя с линией питания 200 Ом

КСВ 2:1 с линией 200 Ом на частотах 3,635 и 3,86 МГц. Полоса пропускания КСВ 2:1 составляет 225 кГц.

Питание осуществлялось как в обычном диполе, без каких-либо других изменений:

Точка питания:

Кривая КСВ 50-омного коаксиального диполя стандартного типа, изготовленного из материалов того же размера и с тем же питанием.

КСВ 2:1 на частотах 3,635 и 3,85 МГц, полоса пропускания КСВ 215 кГц.

Кривая КСВ 75-омного коаксиального диполя стандартного типа, изготовленного из материалов того же размера и с тем же питанием.

КСВ 2:1 на частотах 3,64 и 3,89 МГц. Полоса пропускания КСВ 2:1 составляет 250 кГц.

Дипольный излучатель с изоляцией №14 (обычный)

КСВ 2:1, частота 3,63–3,8 МГц, полоса пропускания 2:1 = 170 кГц

Кратко по содержанию

W8JI