Lý thuyết Ăng-ten - Xoắn ốc
Helical antennalà một ví dụ về ăng ten dây và bản thân nó tạo thành hình dạng của một vòng xoắn. Đây là ăng ten VHF và UHF băng thông rộng.
Dải tần số
Dải tần số hoạt động của ăng-ten xoắn là khoảng 30MHz to 3GHz. Ăng-ten này hoạt động trongVHF và UHF các dãy.
Cấu tạo & Làm việc của Anten xoắn ốc
Helical antennahay ăng ten xoắn là ăng ten trong đó dây dẫn được quấn theo hình xoắn ốc và được kết nối với tấm nền bằng đường trung chuyển. Đây là ăng ten đơn giản nhất, cung cấpcircularly polarized waves. Nó được sử dụng trong thông tin liên lạc ngoài mặt đất, trong đó có các rơle vệ tinh, v.v., có liên quan.
Hình ảnh trên cho thấy một hệ thống ăng-ten xoắn ốc, được sử dụng cho liên lạc vệ tinh. Các ăng-ten này yêu cầu không gian ngoài trời rộng hơn.
Nó bao gồm một vòng xoắn của dây đồng dày hoặc dạng ống được quấn theo hình dạng của một sợi vít được sử dụng như một ăng-ten kết hợp với một tấm kim loại phẳng được gọi là tấm mặt đất. Một đầu của vòng xoắn được nối với dây dẫn trung tâm của cáp và dây dẫn bên ngoài được nối với tấm nối đất.
Hình ảnh một ăng-ten xoắn mô tả chi tiết các bộ phận ăng-ten được hiển thị ở trên.
Bức xạ của anten xoắn phụ thuộc vào đường kính của xoắn, khoảng cách rẽ và góc của bước sóng.
Pitch angle là góc giữa một đường thẳng tiếp tuyến với dây xoắn và mặt phẳng pháp tuyến với trục xoắn.
$$ \ alpha = \ tan ^ {- 1} (\ frac {S} {\ pi D}) $$Ở đâu,
D là diameter của chuỗi xoắn.
S là turn spacing (trung tâm đến trung tâm).
α là pitch angle.
Phương thức hoạt đông
Các chế độ hoạt động chủ yếu của ăng ten xoắn là -
Normal hoặc phương thức vuông góc của bức xạ.
Axial hoặc chế độ tia bức xạ cuối ngọn lửa hoặc chùm tia.
Hãy để chúng tôi thảo luận chi tiết về chúng.
Chế độ bình thường
Trong chế độ bức xạ bình thường, trường bức xạ là bình thường đối với trục xoắn. Các sóng bức xạ là phân cực tròn. Chế độ bức xạ này thu được nếu kích thước của xoắn nhỏ so với bước sóng. Dạng bức xạ của ăng ten xoắn ốc này là sự kết hợp của ăng ten lưỡng cực ngắn và ăng ten vòng.
Hình trên cho thấy dạng bức xạ đối với chế độ bức xạ bình thường trong ăng ten xoắn ốc.
Nó phụ thuộc vào các giá trị của đường kính xoắn, D và khoảng cách lượt của nó, S. Hạn chế của phương thức hoạt động này là hiệu suất bức xạ thấp và băng thông hẹp. Do đó, nó hầu như không được sử dụng.
Chế độ trục
Trong axial modecủa bức xạ, bức xạ có hướng ngọn lửa cuối dọc theo trục xoắn và các sóng phân cực tròn hoặc gần tròn. Phương thức hoạt động này thu được bằng cách nâng chu vi lên bậc một bước sóng(λ) và khoảng cách khoảng λ/4. Mẫu bức xạ rộng và có hướng dọc theo chùm tia trục tạo ra các thùy nhỏ ở góc xiên.
Hình bên cho thấy dạng bức xạ đối với chế độ bức xạ dọc trục trong ăng ten xoắn ốc.
Nếu ăng-ten này được thiết kế cho sóng phân cực tròn thuận tay phải, thì nó sẽ không thu sóng phân cực tròn thuận tay trái và ngược lại. Phương thức hoạt động này được tạo ra rất dễ dàng vàmore practically used.
Ưu điểm
Sau đây là những ưu điểm của ăng-ten xoắn -
- Thiết kế đơn giản
- Định hướng cao nhất
- Băng thông rộng hơn
- Có thể đạt được phân cực tròn
- Cũng có thể được sử dụng ở băng tần HF & VHF
Nhược điểm
Sau đây là những nhược điểm của ăng-ten xoắn -
- Ăng-ten lớn hơn và cần nhiều không gian hơn
- Hiệu quả giảm dần theo số lượt
Các ứng dụng
Sau đây là các ứng dụng của ăng-ten xoắn -
Một ăng ten xoắn ốc đơn hoặc mảng của nó được sử dụng để truyền và nhận tín hiệu VHF
Thường được sử dụng cho liên lạc vệ tinh và tàu thăm dò không gian
Được sử dụng cho các liên kết đo từ xa với tên lửa đạn đạo và vệ tinh tại các trạm Trái đất
Được sử dụng để thiết lập liên lạc giữa mặt trăng và Trái đất
Ứng dụng trong thiên văn vô tuyến