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