Навіны - Спіральная антэна: ідэальны выбар для шырокапалоснай кругавой палярызацыі

АСпіральная антэна— тыповы прыклад драцяной антэны, якая характарызуецца спіралепадобнай структурай. Гэта шырокапалосная антэна, прыдатная для дыяпазонаў УКХ і УКХ.

Спіральная антэна працуе ў дыяпазоне частот прыблізна ад 30 МГц да 3 ГГц, у асноўным ахопліваючы дыяпазоны УКХ і УКХ.

Канструкцыя і прынцыпы працы спіральнай антэны

Спіральная антэна фармуецца шляхам спіралепадобных намотак правадніка і падключэння яго да зазямлення праз сілкавальную лінію. Дзякуючы простай структуры, яна натуральным чынам генеруе кругавую палярызацыю хваль і шырока выкарыстоўваецца ў пазазямной сувязі, напрыклад, у спадарожнікавых рэтрансляцыйных сістэмах.

На малюнку вышэй паказана сістэма спіральных антэн, якая выкарыстоўваецца для спадарожнікавай сувязі. Такія антэны звычайна патрабуюць дастатковай прасторы для ўстаноўкі на адкрытым паветры.

Спіральная антэна складаецца з шпулькі з тоўстага меднага дроту або трубкі, сфармаванай у выглядзе спіралі, якая працуе разам з плоскай металічнай зазямляльнай плоскасцю. Адзін канец спіралі падлучаны да цэнтральнага правадніка кааксіяльнага кабеля, а вонкавы праваднік — да зазямляльнай плоскасці.

На малюнку вышэй паказана структура спіральнай антэны з падрабязным выглядам яе кампанентаў.

Характарыстыкі выпраменьвання спіральнай антэны ў першую чаргу вызначаюцца дыяметрам спіралі, адлегласцю паміж віткамі (крокам) і вуглом тангажу.

Кут тангажу вызначаецца як вугал паміж датычнай да спіралі і плоскасцю, нармальнай да восі спіралі, і задаецца па формуле:

Дзе:

•D — дыяметр спіралі

• S — крок (адстань паміж цэнтрамі паміж суседнімі віткамі)

•α — кут тангажу

Рэжым працы

Спіральныя антэны працуюць у двух асноўных рэжымах:

• Нармальны рэжым (таксама вядомы як рэжым перпендыкулярнага выпраменьвання)

• Восевы рэжым (таксама вядомы як рэжым канцавога агню або рэжым выпраменьвання прамяня)

Кожны рэжым падрабязна апісаны ніжэй.

У нармальным рэжыме выпраменьвання выпраменьванае поле перпендыкулярнае восі спіралі, а выпраменьваная хваля мае цыркулярную палярызацыю. Гэты рэжым дасягаецца, калі памеры спіралі малыя адносна даўжыні хвалі. У гэтым выпадку характарыстыкі выпраменьвання спіральнай антэны можна разглядаць як камбінацыю кароткай дыпольнай антэны і рамачнай антэны.

На малюнку вышэй паказана дыяграма выпраменьвання спіральнай антэны, якая працуе ў нармальным рэжыме.

Гэты рэжым вызначаецца дыяметрам спіралі D і адлегласцю паміж віткамі S. Да недахопаў гэтага рэжыму працы адносяцца нізкая эфектыўнасць выпраменьвання і вузкая паласа прапускання, таму ён рэдка выкарыстоўваецца ў практычных ужываннях.

Восевы рэжым

У рэжыме восевага выпраменьвання выпраменьванае поле мае характарыстыкі канцавога ўздзеяння ўздоўж восі спіралі, а выпраменьваная хваля мае кругавую або амаль кругавую палярызацыю. Гэты рэжым дасягаецца, калі акружнасць спіралі павялічваецца да парадку адной даўжыні хвалі (λ), а адлегласць паміж віткамі складае прыблізна λ/4. Пры гэтых умовах дыяграма выпраменьвання шырокая ўздоўж восі з накіраванымі характарыстыкамі, а бакавыя пялёсткі з'яўляюцца пад вугламі, зрушанымі ад восі.

На малюнку вышэй паказана дыяграма выпраменьвання спіральнай антэны, якая працуе ў восевым рэжыме.

Калі антэна распрацавана для хваль з правай кругавой палярызацыяй (RHCP), яна не будзе прымаць хвалі з левай кругавой палярызацыяй (LHCP), і наадварот. Гэты рэжым працы лёгка рэалізаваць і часцей выкарыстоўваецца ў практычных ужываннях.

Асноўныя перавагі спіральнай антэны наступныя:

• Простая структура і лёгкасць праектавання

• Высокая накіраванасць

• Шырокая прапускная здольнасць

• Здольны да кругавой палярызацыі

• Падыходзіць для дыяпазонаў КХ і УКХ

Асноўныя сферы прымянення спіральнай антэны наступныя:

• Адзіночныя спіральныя антэны або іх масівы выкарыстоўваюцца для перадачы і прыёму сігналу УКХ

• Шырока выкарыстоўваецца ў спадарожнікавых і касмічных сістэмах сувязі

• Ужываецца ў тэлеметрычных сувязях паміж балістычнымі ракетамі, спадарожнікамі і наземнымі станцыямі

•Выкарыстоўваецца для ўстанаўлення сувязі паміж Месяцам і Зямлёй

• Таксама адыгрывае важную ролю ў радыёастраноміі