Теория антенн - спиральная
Helical antennaявляется примером проволочной антенны и сам по себе имеет форму спирали. Это широкополосная антенна VHF и UHF.
Диапазон частот
Частотный диапазон работы спиральной антенны около 30MHz to 3GHz. Эта антенна работает вVHF а также UHF диапазоны.
Конструкция и работа спиральной антенны
Helical antennaили спиральная антенна - это антенна, в которой проводящий провод намотан по спирали и соединен с пластиной заземления с помощью фидерной линии. Это простейшая антенна, обеспечивающаяcircularly polarized waves. Он используется во внеземной связи, в которой задействованы спутниковые реле и т. Д.
На изображении выше показана спиральная антенная система, которая используется для спутниковой связи. Эти антенны требуют более широкого открытого пространства.
Он состоит из спирали из толстой медной проволоки или трубки, намотанной в форме винтовой резьбы, используемой в качестве антенны, в сочетании с плоской металлической пластиной, называемой пластиной заземления. Один конец спирали подсоединяется к центральному проводнику кабеля, а внешний провод подсоединяется к пластине заземления.
Изображение спиральной антенны с деталями антенны показано выше.
Излучение спиральной антенны зависит от диаметра спирали, шага поворота и угла наклона.
Pitch angle - угол между линией, касательной к спиральной проволоке, и плоскостью, нормальной к оси спирали.
$$ \ alpha = \ tan ^ {- 1} (\ frac {S} {\ pi D}) $$где,
D это diameter спирали.
S это turn spacing (от центра к центру).
α это pitch angle.
Режимы работы
Преобладающие режимы работы спиральной антенны:
Normal или перпендикулярный режим излучения.
Axial либо торцевой, либо лучевой режим излучения.
Обсудим их подробнее.
Нормальный режим
В нормальном режиме излучения поле излучения перпендикулярно оси спирали. Излучаемые волны имеют круговую поляризацию. Такой режим излучения получается, если размеры спирали малы по сравнению с длиной волны. Диаграмма направленности этой спиральной антенны представляет собой комбинацию короткого диполя и рамочной антенны.
На рисунке выше показана диаграмма направленности для нормального режима излучения спиральной антенны.
Это зависит от значений диаметра спирали, D и его шаг поворота, S. Недостатками этого режима работы являются низкая эффективность излучения и узкая полоса пропускания. Следовательно, он почти не используется.
Осевой режим
В axial modeИзлучения излучение направлено в направлении конца пламени вдоль оси спирали, а волны имеют круговую или почти круговую поляризацию. Этот режим работы достигается увеличением окружности до порядка одной длины волны.(λ) и интервал примерно λ/4. Диаграмма направленности широкая и направлена вдоль осевого луча, образуя небольшие лепестки под косыми углами.
На рисунке показана диаграмма направленности для осевого режима излучения спиральной антенны.
Если эта антенна предназначена для волн с правой круговой поляризацией, она не будет принимать волны с левой круговой поляризацией, и наоборот. Этот режим работы создается очень легко иmore practically used.
Преимущества
Ниже приведены преимущества спиральной антенны:
- Простой дизайн
- Наивысшая направленность
- Более широкая полоса пропускания
- Может достигать круговой поляризации
- Может использоваться также на HF и VHF диапазонах
Недостатки
Ниже приведены недостатки спиральной антенны:
- Антенна больше и требует больше места
- Эффективность уменьшается с количеством оборотов
Приложения
Ниже приведены применения спиральной антенны -
Одна спиральная антенна или ее решетка используются для передачи и приема сигналов УКВ.
Часто используется для связи со спутниками и космическими зондами.
Используется для телеметрии с балластными ракетами и спутниками на земных станциях
Используется для установления связи между Луной и Землей
Приложения в радиоастрономии