Навигация
СОДЕРЖАНИЕ.
1.Режимы излучения спиральной антенны 2
2.Расчетные соотношения для цилиндрической спиральной антенны 5
3.Плоская арифметическая спиральная антенна 8
4.Равноугольная (логарифмическая) спиральная антенна 11
5.Пример расчета цилиндрической спиральной антенны 14
Список использованной литературы 16
1. Режимы излучения спиральной антенны.
1.1. Спиральная антенна представляет собой свернутый в спираль провод (1), который питается через коаксиальный фидер (2) (рис. 1, а). Внутренний провод фидера соединяется со спиралью, а внешняя оболочка фидера — с металлическим диском (3). Последний служит рефлектором, а также препятствует проникновению токов с внутренней на наружную поверхность оболочки фидера. Спираль может быть не только цилиндрической, как на рис. 1, а, но и конической (рис. 1, в) и плоской (рис. 7) или выпуклой.
Рис.1. Спиральные антенны:
а - цилиндрическая; б – развёрнутый виток; в – коническая.
Цилиндрическая спиральная антенна характеризуется следующими геометрическими размерами: радиусом а, шагом s, длиной одного витка, числом витков p, длиной по оси , углом подъема .
Как видно из схемы антенны и изображения развернутого витка спирали (рис. 1, б), между размерами антенны имеются следующие зависимости:
, ,
1.2. Спиральные антенны используются на УКВ в режиме бегущих волн с осевым излучением и вращающейся поляризацией. Такой режим требует определенных соотношений между размерами антенны и длиной волны. Выявим эти соотношения.
Ток высокой частоты, проходя но спирали, вызывает излучение электромагнитных волн. Достаточно десяти-одиннадцати витков, чтобы вся подводимая к антенне энергия излучалась в пространство и не происходило отражения волн от конца спирали. Такая бегущая волна тока распространяется вдоль провода спирали с фазовой скоростью , т. е., с замедлением .
Рис.2.Виток спиральной антенны
Волна проходит один виток (от сечения 1 к сечению5 на рис. 2) за время.Электромагнитные волны, возбуждаемые током спирали, распространяются в воздухе со скоростью с и длиной волны.
Если бы все витки сливались, то достаточно было установить время, равным периоду колебаний, т. е., чтобы поля любой пары противоположных элементов (1-3,2-4) спирали совпадали по фазе и полностью складывались в точках оси 0'0", которая равноудалена от контура витка. Это объясняется тем, что в пределах одного витка амплитуды тока практически одинаковая, а различие в фазе на угол в диаметрально противоположных сечениях витка (1-3, 2-4) компенсируется противоположным направлением токов в них.
В случае спирали цилиндрической формы с шагом s условие максимального осевого излучения формулируется несколько иначе: за время прохождения тока по витку электромагнитная волна должна пройти в воздухе расстояние большее, чем длина волны, на шаг s:
; соответственно
(1)
При таком коэффициенте замедления токи в любых двух сечениях, расположенных под углом 90° (например, в 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4, 4 и 5), вызывают на оси О'О" поля, которые сдвинуты по фазе на 90°, и волны, которые поляризованы под углом 90°. В результате сложения этих линейно-поляризованных волн получаются волны с круговой поляризацией.
1.3. Опытным путем установлено, что с увеличением длины волны фазовая скорость уменьшается, а коэффициент замедления увеличивается во столько же раз. Благодаря этому условие осевого излучения (1) поддерживается в широком диапазоне волн:
| |
Рис.3.ДН цилиндрической спиральной антенны
при различной длине витка спирали
При длине витка набег фазы в 360° происходит при прохождении волной тока нескольких витков спирали. При этом антенна уподобляется электрически малой рамке из N витков провода, которая имеет ДН в виде восьмерки с максимумами излучения в плоскости, перпендикулярной оси спирали (рис. 3, б). Если, то на одном витке спирали укладывается две, три и более волн, а это приводит к наклонному излучению и конусной форме пространственной ДН (рис. 3, в).
1.4. Наиболее выгодный режим — осевого излучения, который, как известно, требует длины витка и обеспечивает полосу пропускания . Эта полоса может быть значительно расширена путем перехода к конической антенне (рис, 1, б), в которой участок (2) со средней длиной витка удовлетворяет условию, а крайние участки (1, 3) с большими () и меньшими () длинами витков удовлетворяют аналогичным условиям, но для максимальной и минимальной длин волн рабочего диапазона:
,. В зависимости от рабочей длины волны интенсивно излучает только одна из зон спирали и только этой активной зоной определяется острота ДН.
Похожие работы
... 2α≈0,4λмакс; продольный размер в зависимости от требуемого коэффициента перекрытия диапазона и направленности лежит в пределах L≈(1...4)λмакс. 1.2 Плоская арифметическая спиральная антенна Рис.1.2.1. Арифметическая спираль 1.2.1 Арифметическая спираль выполняется в виде плоских металлических лент или щелей в металлическом экране (рис. 1.2.1). Уравнение этой ...
... на значении рабочей частоты и длине антенной решетки, которые являются, исходными данными для расчета вычисляем параметры одиночной спиральной антенны и ее ДН. После этого используя значения угла сканирования и уровня боковых лепестков, вычисляется количество излучателей решетки, расстояние между ними, а также ДН множителя решетки. После этого вычисляется ДН линейной антенной решетки. Расчет ...
... конусной части линии, должно быть: (7) [л.3.стр159] где: -волновое сопротивление конусной части перехода -волновое сопротивление подводящего фидера 75 Ом -волновое сопротивление спиральной антенны Ом По известному волновому сопротивлению можно определить отношение диаметров элементов коаксиального тракта: lg ( Ом ) (8) Для коаксиального устройства с воздушным заполнением и Ом ...
... могут поддерживать либо волны Е, либо волны Н, либо те и другие, отличающихся конструктивным выполнением и формой поверхности. Антенны с плоскими и_цилиндрическими непрерывными замедляющими структурами называют антеннами поверхностных волн. Примерами антенн с замедленной фазовой скоростью являются: диэлектрические стержневые антенны, спиральные антенны, антенны «волновой канал», различные виды ...
0 комментариев