Учебники

Теория антенн — спиральная

Спиральная антенна является примером проволочной антенны и сама образует форму спирали. Это широкополосная антенна VHF и UHF.

Диапазон частот

Частотный диапазон работы спиральной антенны составляет от 30 МГц до 3 ГГц . Эта антенна работает в диапазонах VHF и UHF .

Конструкция и работа спиральной антенны

Спиральная антенна

Спиральная антенна или спиральная антенна — это антенна, в которой проводящий провод намотан в виде спирали и соединен с пластиной заземления с помощью фидерной линии. Это самая простая антенна, которая обеспечивает циркулярно поляризованные волны . Он используется во внеземной связи, в которой задействованы спутниковые ретрансляторы и т. Д.

На изображении выше показана спиральная антенная система, которая используется для спутниковой связи. Эти антенны требуют более широкого наружного пространства.

Он состоит из спирали из толстой медной проволоки или трубки, намотанной в виде винтовой резьбы, используемой в качестве антенны в сочетании с плоской металлической пластиной, называемой заземляющей пластиной. Один конец спирали соединен с центральным проводником кабеля, а внешний проводник соединен с пластиной заземления.

Земляная плита

Изображение спиральной антенны, детализирующее детали антенны, показано выше.

Излучение спиральной антенны зависит от диаметра спирали, шага поворота и угла тангажа.

Угол тангажа — это угол между линией, касательной к проволоке спирали, и плоскостью, перпендикулярной оси спирали.

$$ \ alpha = \ tan ^ {- 1} (\ frac {S} {\ pi D}) $$

где,

  • Dдиаметр спирали.

  • Sинтервал поворота (от центра к центру).

  • αугол тангажа .

Dдиаметр спирали.

Sинтервал поворота (от центра к центру).

αугол тангажа .

Режимы работы

Преобладающими режимами работы спиральной антенны являются —

  • Нормальный или перпендикулярный режим излучения.

  • Осевой или торцевой или лучевой режим излучения.

Нормальный или перпендикулярный режим излучения.

Осевой или торцевой или лучевой режим излучения.

Давайте обсудим их подробно.

Нормальный режим

В нормальном режиме излучения поле излучения перпендикулярно оси спирали. Излучаемые волны имеют круговую поляризацию. Этот режим излучения получается, если размеры спирали малы по сравнению с длиной волны. Диаграмма направленности этой спиральной антенны представляет собой комбинацию короткой дипольной и рамочной антенны.

Нормальный режим

На приведенном выше рисунке показана диаграмма излучения для нормального режима излучения в спиральной антенне.

Это зависит от значений диаметра спирали D и расстояния между ее витками, S. Недостатками этого режима работы являются низкая эффективность излучения и узкая полоса пропускания. Следовательно, это вряд ли используется.

Осевой режим

В осевом режиме излучения излучение направлено в направлении конечного огня вдоль спиральной оси, а волны поляризованы по кругу или почти по кругу. Этот режим работы получается путем увеличения окружности до порядка одной длины волны (λ) и разнесения приблизительно на λ / 4 . Диаграмма направленности широкая и направленная вдоль осевого луча, образуя небольшие лепестки под косыми углами.

Осевой режим

На рисунке показана диаграмма направленности для осевой моды излучения в спиральной антенне.

Если эта антенна предназначена для волн правой круговой поляризации, то она не будет принимать волны левой круговой поляризации и наоборот. Этот режим работы генерируется с большой легкостью и более практично используется .

преимущества

Ниже приведены преимущества спиральной антенны —

  • Простой дизайн
  • Высочайшая направленность
  • Более широкая полоса пропускания
  • Может достигать круговой поляризации
  • Может также использоваться в диапазонах HF и VHF

Недостатки

Ниже приведены недостатки спиральной антенны —

  • Антенна больше и требует больше места
  • Эффективность уменьшается с числом оборотов

Приложения

Ниже приведены применения спиральной антенны —

Одиночная спиральная антенна или ее массив используются для передачи и приема ОВЧ-сигналов.

Часто используется для спутниковой и космической связи

Используется для телеметрических соединений с балластными ракетами и спутниками на земных станциях

Используется для установления связи между Луной и Землей

Приложения в радиоастрономии