Режимы излучения спиральной антенны

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

Техническое задание……………………………………………………………...5

1. Теоретический обзор……………………………………………………....6

1.1 Режимы излучения спиральной антенны…………………………….6

1.2 Режимы работы спиральной антенны………………………………..7

1.3 Диаграмма направленности спиральной антенны…………………..8

1.4 Целесообразные режимы работы…………………………………….9

2. Расчет………………………………………………………………………10

2.1 Расчет параметров спиральной антенны в диапазоне КВ………….10

2.2 Расчет питающей линии……………………………………………...15

2.3 Загоризонтальная передача…………………………………………..20

Вывод ………………………………………………………………………….....24

Список литературы………………………………………………………………25

					1203.288000.000 П3
Изм.	Кол.	№ докум.	Подпиь	Дата
Разработал	Зайнуллин А.Р.			Расчет радиолинии. Спиральная антенна.	Литера	Лист	Листов
Проверил	Виноградова И.Л.				У

Введение

Спира́льная антенна — диапазонная антенна бегущей волны, основным элементом которой является проводник в форме винтовой линии или спирали. Характерной особенностью спиральных антенн является их высокое входное сопротивление, позволяющее в ряде случаев без использования дополнительных согласующих трансформаторов привести его к сопротивлению 50 Ом для передачи по обычному коаксиальному кабелю. Применяется, как правило, для приёма и передачи на высоких частотах.

Спиральные антенны подразделяют на пространственные и плоские. Пространственные спиральные антенны часто называют винтообразной антенной.

Внешний провод (оплетка) кабеля присоединяется к металлическому диску (экрану), который препятствует проникновению тока, текущего по внутренней поверхности кабеля, на его наружную поверхность. Кроме того, диск играет роль рефлектора, уменьшая излучение антенны в заднее полупространство. Для обеспечения режима осевого излучения диаметр спирали D выбирают так, чтобы длина витка l была примерно равна длине волны тока в спирали lсп (при этом D ~lсп/p).

Плоская спиральная антенна обычно состоит из двух спиралей, выполненных из проволоки или из фольги (например, по микрополосковой технологии), и расположенных центральносимметрично в плоскости антенны. Фидер подключают в этим плечам, аналогично подключению к симметричному вибратору.

Теоретические исследования показывают, что в бесконечной спирали при условии l ~ l_сп устанавливается режим бегущей волны тока с фазовой скоростью v ~ 0,8c, где с — скорость света, и длиной волны l_сп = lv/с, где l — длина волны в свободном пространстве. При укорочении длины волны l фазовая скорость повышается, приближаясь к скорости света, при удлинении волны v уменьшается. В спирали конечной длины имеет место отражение от конца, но оно невелико (коэффициент отражения не превышает 0,2). Кроме того, в начале и конце антенны возникают высшие типы волн. Обычно в первом приближении отражением и высшими типами волн пренебрегают и считают, что амплитуда тока постоянна по длине антенны.

Развитие различных отраслей радиоэлектроники вызвало практическую потребность в антеннах, обеспечивающих излучение и прием эллиптически поляризованного поля в широком диапазоне частот. Среди различных типов широкополосных антенн важное место занимают спиральные антенны, которые являются слабо- и средненаправленными широкополосными антеннами эллиптической и управляемой поляризации. Они применяются в качестве самостоятельных антенн, облучателей зеркальных и линзовых антенн, возбудителей волноводно-рупорных антенн, элементов антенных решеток. В большинстве случаев основными требованиями является способность работать в широком диапазоне частот, обеспечение эллиптической и близкой к круговой поляризации.

Разработано и используется значительное множество типов и конструкций спиральных антенн, отличающихся диапазонными свойствами, поляризацией поля и другими свойствами. Цилиндрическая регулярная однозаходная спиральная антенна в режиме осевого излучения имеет коэффициент перекрытия по частоте 1.8 и излучает поле с круговой поляризацией (правая или левая – зависит от направления скручивания спирали) в направлении оси.

Сцелью уменьшения продольных размеров антенны в качестве излучателя используют плоские спирали. Плоская спиральная антенна менее диапазонна, чем цилиндрическая, так как сама спираль одинаково излучает в сторону экрана и в противоположном направлении. Для синфазного сложения этих полей в направлении от экрана расстояние между спиралью и экраном должно быть близким к четверти длины волны.

Более диапазонными по сравнению с цилиндрической регулярной спиральной антенной являются цилиндрическая спиральная антенна с переменным шагом.

Техническое задание

Вариант 8:

Спиральная антенна, обратная задача. Расчет радиолинии КВ. Загоризонтальная передача.

Режим работы антенны: передающая;

Рабочая длина волны: λ=100 см;

Длина трассы: r=30 км;

Коэффициент усиления: k=30;

Теоретический обзор

Режимы излучения спиральной антенны

Спиральная ан­тенна представляет собой свернутый в спираль провод (1), который питается через коаксиальный фидер (2) (рисунок 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 рисунок 1 а, но и конической (рисунок 1 в).

Рисунок 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:

, ,