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折り返しダイポールアンテナ

基本的なダイポールアンテナまたはアンテナは、その基本的な形で広く使用されています。 ただし、多くの状況下では、折り返しダイポールアンテナと呼ばれるこれに対する変更には多くの利点があります。

折り返しダイポールアンテナまたは折り返しダイポールアンテナは、それ自体だけでなく、八木アンテナや他のさまざまなタイプのアンテナなどの他のアンテナの被駆動要素としても広く使用されています。

折り返しダイポールアンテナの基本

折り返しダイポールアンテナは基本的なダイポールで構成されていますが、両端を接続する導体が追加されています。 これにより、DCへの短絡であるワイヤの「ループ」が作成されます。 両端が折り返されているように見えるため、アンテナは折り返しダイポールアンテナと呼ばれます。

折り返しダイポールアンテナの基本フォーマットを以下に示します。 基本的なダイポールと同様に、折り返しダイポールアンテナはバランスアンテナであり、バランスフィーダーで給電する必要があります。 バラン（不平衡から平衡への変圧器）が使用されている場合は、不平衡フィーダーを使用できます。

 

折り返しダイポールアンテナの追加部分は、基本的なダイポールセクションと同じ直径のワイヤまたはロッドを使用して作成されることがよくあります。 ただし、これが常に当てはまるとは限りません。

また、ワイヤまたはロッドは通常、平行要素の長さに沿って等間隔に配置されます。 これは、さまざまな方法で実現できます。 多くの場合、VHFまたはUHFアンテナの場合、エレメントの剛性は十分ですが、低周波数ではスペーサーを使用する必要がある場合があります。 ワイヤーを離しておくため。 明らかに、それらが絶縁されていない場合は、それらが短絡しないようにすることが不可欠です。 場合によっては、フラットフィーダーを使用できます。

 

折り返しダイポールアンテナを使用する主な理由の73つは、それが提供する給電インピーダンスの増加です。 メインダイポールの導体と300番目または「折り畳み」導体が同じ直径の場合、給電インピーダンスがXNUMX倍（つまりXNUMX乗）増加することがわかります。 自由空間では、これにより給電インピーダンスがXNUMXΩから約XNUMXΩオームに増加します。 さらに、RFアンテナの帯域幅は広くなっています。

折り返しダイポールインピーダンス増加理論
折り返しダイポールアンテナのインピーダンスがXNUMX倍に増加する理由は考えられます。

標準のダイポールアンテナでは、導体に沿って流れる電流は同相であり、その結果、フィールドのキャンセルはなく、その結果、放射または信号が発生します。

折り返しダイポールアンテナを作成するためにXNUMX番目の導体を追加すると、これは、両端が互いに合うように折り返されている標準ダイポールの延長と見なすことができます。 その結果、新しいセクションの電流は元のダイポールの電流と同じ方向に流れます。 したがって、両方の半波に沿った電流は同相であり、アンテナは単純な半波ダイポールと同じ放射パターンなどで放射されます。

インピーダンスの増加は、折り返しダイポールアンテナに供給される電力がアンテナを構成する2つのセクション間で均等に共有されるという事実から推測できます。 これは、標準のダイポールと比較した場合、各導体の電流が半分に減少することを意味します。 同じ電力が印加されると、ワット= IXNUMX x Rの式でバランスを保つために、インピーダンスをXNUMX倍に上げる必要があります。

折り返しダイポール伝送線路効果
折り返しダイポールアンテナの折り返し要素には、伝送線路効果が付いています。 ダイポールのインピーダンスは、短絡した伝送線路セクションのインピーダンスと並列に表示されることがわかりますが、上記のインピーダンスの議論は依然として当てはまります。これは、同じ問題を見る別の方法にすぎません。

これは、アンテナの他の特性のいくつかを説明するのに役立ちます。

長さはこの効果の影響を受けます。 通常、フィーダー内の定在波の波長は速度係数の影響を受けます。 空気を使用する場合、これは空き領域の値の約95％になります。 ただし、速度係数の低いフラットフィーダーを使用すると、必要な長さが短くなる効果があります。

フィーダー効果により、折り返しダイポールアンテナの応答がフラットになります。つまり、折り返しのないダイポールよりも帯域幅が広くなります。

これは、共振から離れた周波数では、ダイポールのリアクタンスがソートされた伝送ラインのリアクタンスと反対の形式であり、その結果、アンテナの給電点でリアクタンスがキャンセルされるために発生します。

折り返しダイポールの利点
標準のダイポールよりも折り返しダイポールアンテナを使用することには、主にXNUMXつの利点があります。

インピーダンスの増加：  より高いインピーダンスのフィーダーを使用する必要がある場合、またはダイポールのインピーダンスが寄生要素などの要因によって低下する場合、折りたたまれたダイポールはインピーダンスレベルを大幅に増加させ、アンテナを利用可能なフィーダーにより簡単に適合させることができます。

広い帯域幅：  折りたたまれたダイポールアンテナは、よりフラットな周波数応答を備えています。これにより、テレビや放送ラジオなど、さまざまな選択可能なチャネルを利用する多くの送信で、より広い帯域幅で使用できるようになります。広い帯域幅のアンテナが必要です。 標準のダイポールアンテナは必ずしも必要な帯域幅を提供するとは限らず、折りたたまれたダイポールの追加の帯域幅は要件を満たします。

不等導体の折り返しダイポール

多くの場合、折り返しダイポールアンテナでは通常の標準の4：1比に対してインピーダンス比を実装する必要があります。 上部と下部のXNUMXつの導体の有効径を変えるだけで、さまざまな比率を得ることができます。

以下の式を使用して、インピーダンスのステップアップ比を決定することができます。

 
どこ：
    d1は、ダイポールのフィードアームの導体直径です。
    d2は、ダイポールの非給電アームの導体直径です。
    Sは導体間の距離です
    rはステップアップ率です

通常のワイヤとは対照的に、太い導体の使用に関連する短縮効果があり、これは折りたたまれたダイポールの長さに影響を与えることを覚えておく必要があります。

多導体フォールドダイポール
折り返しダイポールアンテナの概念は、多くの場合、XNUMXつの追加導体の使用を意味しますが、追加の導体を追加することにより、概念をさらに拡張できます。 これは、全体のインピーダンスをさらに増加させ、帯域幅をさらに広げる効果があります。

 
すべてのワイヤまたは導体の直径が同じである9線式折り返しダイポールの場合、インピーダンスは9乗、つまり73倍に増加します。これは、600本の導体を持つ折り返しダイポールの公称値がXNUMX倍であることを意味します。 XNUMXΩまたは約XNUMXΩ

折り返しダイポールアプリケーション
折り返しダイポールを使用する方法はたくさんあります。 彼らは多くのアプリケーションで用途を見つけます：

自分自身で：   折り返しダイポールアンテナは、単独で使用されることもありますが、通常300オームの高インピーダンスフィーダーで給電する必要があります。 これ自体は、バランスの取れたフィーダーを使用できる特定のアプリケーションで非常に役立ちます。