Читайте также: |
|
Спутниковые системы связи используют волны эллиптической, близкой к круговой поляризации. Волны такой поляризации позволяют получить спиральные антенны. Спиральная антенна (рис. 11.20) состоит из металлического проводника, свернутого по образующей цилиндра или конуса в спираль, расположенную над плоским экраном так, что ось спирали перпендикулярна плоскости экрана. В диапазоне сантиметровых волн экран диаметром (0,6...1)λ выполняется сплошным, а в диапазоне дециметровых и мeтровых волн - из металлической сетки с размером ячеек не более 0,1λcp. Экран выполняет функции переходного устройства, устраняя антенный эффект фидера и улучшая защитные свойства антенны. Коаксиальный фидер подводят к спирали обычно не по осевой линии, а по образующей и подключают непосредственно к первому витку.
При диаметре спирали, меньшем 0,18λ, антенна работает как штыревая с малым сопротивлением излучения. При диаметре спирали, большем 0.45λ., ДН антенны раздваивается относительно оси. При диаметре спирали (0,25... 0,45)λ антенна создает максимальное излучение вдоль оси по направлению движения волны тока (рис. 11.21,а). В основном применяются спиральные антенны осевого излучения. В спиральной антенне с длиной витка, равной примерно длине волны, и при числе витков больше трех устанавливается режим бегущей волны. Ha рис.11.21,б штриховыми линиями показано распределение токов на отрезке прямого провода: I(t1) —для момента времени t1 и для последующего момента времени t2. На рис. 11.21,в и г показаны распределения токов в одном витке спирали, соответствующие моментам времени t1 и t2. При прохождении бегущей волны тока по спирали создается эллиптически (близкая к круговой) поляризованная волна. Фазовая скорость волны тока вдоль провода оказывается несколько меньше скорости волны в свободном пространстве, за счет чего каждый последующий виток имеет несколько запаздывающую фазу тока. Это позволяет рассматривать спираль как антенну бегущей волны.
Характеристику направленности спиральной антенны при осевом излучении с числом витков больше трех можно рассчитать по (8.6): F(φ) =F1(φ) Fсн(φ). Здесь излучателями, из которых составлена решетка, являются одиночные витки спирали. Направленные свойства одиночного витка выражены слабо. Можно считать, что F1(φ)≈cos(φ). Направленные свойства антенны определяются главным образом множителем решетки
Fсн(φ) = sin (0,5nkd(ξ-cosφ)/n sin (0,5kd(ξ-cosφ)) (11.11)
Здесь n — число витков; d— шаг спирали; φ — угол, отсчитываемый от оси спирали.
В рабочем диапазоне коэффициент укорочения волны в спиральной антенне автоматически поддерживается оптимальным в пределах ξ = 1... 1,4.
Оптимальные размеры антенны определены экспериментально. Угол подъема спирали выбирается в пределах α=10…15°. Длина витка l≈lср. Радиус и шаг спирали определяются из геометрического построения R≈(λср/2π)cosα и d≈λсрsinα. Ширину главного лепестка по уровню 50% мощности и по нулевому излучению определяют по формулам
φ0,5≈52°(λ/l √ (λ/nd); 2 φ0 ≈115°(λ/l) √ (λ/nd) (11.13)
Коэффициент направленного действия спиральной антенны
D≈7,5nd/λ. (11.14)
Входное сопротивление Rвх= 140l/λ, Ом. Рабочий диапазон волн λраб= (0,75...1,3)l;
Для расширения диапазона рабочих частот спирали антенны выполняют коническими. Спиральные антенны могут быть двухзаходными (см. рис. 11.20,6). В этом случае спираль питается симметричным фидером, а при коаксиальном фидере — через симметрирующее устройство.
Спиральная антенна с большим КНД может оказаться достаточно длинной. В этом случае антенну выполняют из нескольких спиралей соответственно меньшей длины. Спирали в пространстве необходимо разместить так, чтобы их эффективные площади
не перекрывались. Для этого расстояния между центрами спиралей должны удовлетворять условию D≥√(λL1) где L1 — осевая длина одной спирали. Параметры спиральных антенн мало подвержены изменениям при обледенении (гололеде).
Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 69 | Нарушение авторских прав