![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Спиральные антенны |
СОДЕРЖАНИЕ. 1.Режимы излучения спиральной антенны 2.Расчетные соотношения для цилиндрической спиральной антенны 3.Плоская арифметическая спиральная антенна 4.Равноугольная (логарифмическая) спиральная антенна 5.Пример расчета цилиндрической спиральной антенны Список использованной литературы 1. Режимы излучения спиральной антенны. 1.1. Спиральная антенна представляет собой свернутый в спираль провод (1), который питается через коаксиальный фидер (2) (рис. 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 рис. 1, а, но и конической (рис. 1, в) и плоской (рис. 7) или выпуклой. Рис.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: , 1.2. Спиральные антенны используются на УКВ в режиме бегущих волн с осевым излучением и вращающейся поляризацией. Такой режим требует определенных соотношений между размерами антенны и длиной волны. Выявим эти соотношения. Ток высокой частоты, проходя но спирали, вызывает излучение электромагнитных волн. Достаточно десяти-одиннадцати витков, чтобы вся подводимая к антенне энергия излучалась в пространство и не происходило отражения волн от конца спирали. Такая бегущая волна тока распространяется вдоль провода спирали с фазовой скоростью , т. е., с замедлением . Рис.2.Виток спиральной антенны Волна проходит один виток (от сечения 1 к сечению5 на рис. 2) за время.Электромагнитные волны, возбуждаемые током спирали, распространяются в воздухе со скоростью с и длиной волны. Если бы все витки сливались, то достаточно было установить время, равным периоду колебаний, т. е., чтобы поля любой пары противоположных элементов (1-3,2-4) спирали совпадали по фазе и полностью складывались в точках оси 0'0", которая равноудалена от контура витка. Это объясняется тем, что в пределах одного витка амплитуды тока практически одинаковая, а различие в фазе на угол в диаметрально противоположных сечениях витка (1-3, 2-4) компенсируется противоположным направлением токов в них. В случае спирали цилиндрической формы с шагом s условие максимального осевого излучения формулируется несколько иначе: за время прохождения тока по витку электромагнитная волна должна пройти в воздухе расстояние большее, чем длина волны, на шаг s: ; соответственно (1) При таком коэффициенте замедления токи в любых двух сечениях, расположенных под углом 90° (например, в 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4, 4 и 5), вызывают на оси О'О" поля, которые сдвинуты по фазе на 90°, и волны, которые поляризованы под углом 90°. В результате сложения этих линейно-поляризованных волн получаются волны с круговой поляризацией.
1.3. Опытным путем установлено, что с увеличением длины волны фазовая скорость уменьшается, а коэффициент замедления увеличивается во столько же раз. Благодаря этому условие осевого излучения (1) поддерживается в широком диапазоне волн: (рис. 3, а). Рис.3.ДН цилиндрической спиральной антенны при различной длине витка спирали При длине витка набег фазы в 360° происходит при прохождении волной тока нескольких витков спирали. При этом антенна уподобляется электрически малой рамке из витков провода, которая имеет ДН в виде восьмерки с максимумами излучения в плоскости, перпендикулярной оси спирали (рис. 3, б). Если, то на одном витке спирали укладывается две, три и более волн, а это приводит к наклонному излучению и конусной форме пространственной ДН (рис. 3, в). 1.4. Наиболее выгодный режим — осевого излучения, который, как известно, требует длины витка и обеспечивает полосу пропускания ?. Эта полоса может быть значительно расширена путем перехода к конической антенне (рис, 1, б), в которой участок (2) со средней длиной витка удовлетворяет условию, а крайние участки (1, 3) с большими () и меньшими () длинами витков удовлетворяют аналогичным условиям, но для максимальной и минимальной длин волн рабочего диапазона: ,. В зависимости от рабочей длины волны интенсивно излучает только одна из зон спирали и только этой активной зоной определяется острота ДН. 2. Расчетные соотношения для цилиндрической спиральной антенны. 2.1. Чтобы получить максимальный КНД, нужно установить оптимальный коэффициент замедления, при котором в направлении оси спирали 0'0" (рис. 2) поля первого и последнего витков находятся в противофазе. Иначе говоря, необходимо дополнить условие (1) задержкой волны тока спирали на полупериод Т/2, а в каждом витке ее — на : . Отсюда находим оптимальный коэффициент замедления вдоль провода спирали: ,(2) При этом, правда, получается эллиптическая поляризация, но так как, то коэффициент весьма незначительно отличается от и полученную поляризацию можно считать круговой. Полагая = 1,2. 1,3, определим из выражения (2) угол подъема спирали, соответствующий оптимальным условиям работы антенны : Отсюда ,(3) Длина спирали подбирается в соответствии с оптимальным коэффициентом замедления вдоль оси спирали. При =1,2 1,3 имеем, что соответствует углу подъема спирали =12. 16° и числу витков р = 5. 14. 2.2. Рассматривая каждый виток спирали как элементарный излучатель с фазовым центром на оси 0'0", определяем функцию направленности антенны как произведение функции направленности одного витка на множитель решетки из р элементов. Так как р велико, а направленность одного витка мала, то принимаем. В результате имеем (4) Угол , как и прежде, отсчитывается от перпендикуляра к оси линейной решетки. 2.3. Для спиральных антенн оптимальных размеров опытным путем установлены следующие формулы: ширина диаграммы направленности ,(5) коэффициент направленного действия ,(6) входное сопротивление ,(7) 2.4. Итак, цилиндрические и конические спиральные антенны широкополосные с осевым излучением волн круговой поляризации. Направленность цилиндрических спиралей средняя, а конических — ниже средней (не вся спираль участвует в излучении на данной частоте), но последние обладают большей диапазонностью.
Применяются и те и другие как самостоятельные антенны в диапазонах дециметровых а метровых волн, а также как облучатели антенн сантиметровых волн. 3. Плоская арифметическая спиральная антенна. 3.1. В процессе развития радиотехники все больше требуются антенно-фидерные устройства, рассчитанные на работу в очень широком диапазоне частот и притом без всякой перестройки. Частотная независимость таких антенно-фидерных устройств основана на принципе электродинамического подобия. Этот принцип состоит в том, что основные параметры антенны (ДН и входное сопротивление) остаются неизменными, если изменение длины волны сопровождается прямо пропорциональным изменением линейных размеров активной области антенны. При соблюдении данного условия антенна может быть частотно-независимой в неограниченном диапазоне волн. Однако размеры излучающей структуры конечны и рабочий диапазон волн любой антенны тоже ограничен. Из этой группы антенн рассмотрим плоские арифметические и равноугольные спирали и логарифмически-периодические антенны. Рис.4. Арифметическая спираль 3.2. Арифметическая спираль выполняется в виде плоских металлических лент или щелей в металлическом экране (рис. 4). Уравнение этой спирали в полярных координатах где — радиус-вектор, отсчитываемый от полюса О; а — коэффициент, характеризующий приращение радиус-вектора на каждую единицу приращения полярного угла ; b — начальное значение радиус- вектора. Спираль может быть двухзаходной, четырёхзаходной и т. д. Если спираль двухзаходная, то для ленты (щели) /, показанной штриховыми линиями, угол отсчитывается от нуля, а для ленты //, показанной сплошными линиями, — от 180°, т. е. спираль образована совершенно идентичными лентами, повернутыми на 180° друг относительно друга. Начальные точки ленты / соответствуют радиус-векторам, которые обозначим и . Следовательно, ширина ленты. Описав один оборот, лента занимает положение D, в котором радиус-вектор больше начального на. На этом отрезке ВD размещаются две ленты и два зазора, и если ширина их одинаковая, то, Отсюда определяем коэффициент. 3.3. Питание спирали может быть противофазным, как на рис. 4, или синфазным. В первом случае токи через зажимы А, В, соединяющие ленты с фидером, имеют противоположные фазы. Путь тока в ленте / больше, чем в ленте //, на полвитка. Например, в сечении СD лента // попадает, описав полвитка, а лента / — один виток, в сечение ЕF—соответственно полтора и два витка и т. д. Поскольку длина витка по мере развертывания спирали возрастает, увеличивается расхождение фазы токов в лентах. Обозначив средний диаметр витка находим сдвиг по фазе, соответствующий длине полувитка: Если к этому прибавить начальный сдвиг, равный , то получим результирующее расхождение по фазе токов в смежных элементах двухпроводной линии За счет второго слагаемого угол отличен от , а в таких условиях электромагнитные волны излучаются, даже если зазор между лентами мал по сравнению с длиной волны. Интенсивно излучает только та часть спирали, в которой токи смежных элементов обеих лент совпадают по фазе: Подставляя , находим, что средний диаметр первого «резонансного» кольца , а периметр этого кольца .С
Главное зеркало в виде параболоида вращения определяет ширину диаграммы направленности К. а. и формирует плоский фронт излучаемой электромагнитной волны. В его вершине располагается облучатель — обычно рупорная, диэлектрическая, спиральная или вибраторная антенна, что значительно уменьшает длину линии канализации энергии от передатчика к облучателю. Вспомогательное зеркало меньшего размера имеет форму гиперболоида вращения, один фокус которого совпадает с фокусом главного зеркала, а второй — с фазовым центром облучателя (см. Рупорная антенна ). Для уменьшения рассеивания электромагнитной энергии за края вспомогательного зеркала применяют облучатель со специальной формой диаграммы направленности и низким уровнем бокового и заднего излучения. О. Н. Терёшин, Г. К. Галимов. Кассегрена система рефлектора Кассегре'на систе'ма рефле'ктора, один из типов рефлектора . В К. с. р. изображение небесного светила образуется позади главного параболического зеркала, куда лучи света направляются сквозь отверстие в нём с помощью вторичного выпуклого гиперболического зеркала
1. Аберрационный расчет зеркально-линзового теплопеленгатора
2. Разработка пакета программ для расчета фазированной антенной решетки
3. Усилитель приемной антенной решетки
4. Передающие спиральные антенны
9. Малошумящие однозеркальные параболические антенны
10. Принцип действия зеркальной антенны
11. Синфазная решетка из рупорных антенн
12. Вибраторная антенная решетка
13. Линейная решетка вибраторных антенн
15. Двухзеркальная антенна по схеме Кассергена
16. Диаграмма направленности антенны
19. Щелевая антенна
20. Антенный усилитель с подъёмом АЧХ
21. Антени військових радіостанцій
25. Проект строительства радиобашни для размещения антенн сотовой и радиорелейной связи
26. Розрахунок рамкової антени
27. Особенности устройства антенны
28. Линейная решётка рупорных антенн
29. 9-этажный жилой дом со встроенными помещениями
31. Расчет показателей разработки элемента трехрядной системы
33. Сравнение договоров подряда и купли - продажи, форма расчета-инкассо, типы ведения бизнеса
34. Формы денежных расчетов в коммерческой деятельности
35. Учет и анализ расчетов с персоналом по оплате труда в организации
36. Учет и анализ расчетов с персоналом по оплате труда в организации
37. Морфемный анализ слов со скрытым j (й)
41. Автоматизация расчета начислений заработной платы в строительном управлении N 151
42. Системы обработки информации - язык баз данных SQL со средствами поддержания целостности
43. "Семейный бюджет" (расчет с помощью программы Microsoft Excel 97)
44. Расчет дифференциального уравнения первого, второго и третьего порядка методом Эйлера
45. Расчет освещения рабочего места оператора ЭВМ
46. Выбор и расчет средств по пылегазоочистке воздуха
47. Расчет производственного освещения
48. Расчет платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от передвижных источников
49. Возможности воспитательной работы со студентами в общежитии
50. Россия и её связи со странами СНГ, Америки, Азии, Европы. СНГ: на пути к экономическому союзу
51. Программа для расчета аспирационной системы деревообрабатывающего цеха
52. Компьютерная программа для расчета режимов резания деревообрабатывающего продольнофрезерного станка
53. Расчет начального состава бетона
57. Расчет системы электроснабжения с напряжением сети 1 кВ и ниже
58. Тяговый расчет локомотива ВЛ-80Р
59. Расчет духступенчатого редуктора
60. Расчет зубчатых и червячных передач в курсовом проектировании
61. Расчет пароводяного подогревателя
62. Расчет турбогенератора мощностью 20МВт
64. Расчет силового трансформатора
65. Расчет и проектирование одноступенчатого, цилиндрического, шевронного редуктора общего назначения
66. Расчет тепловой схемы с паровыми котлами
67. Лазерная резка: расчет зануления кабельной сети и освещенности сборочного места блока
68. Кинематический анализ и расчет станка 1П 365
69. Структура и формирование исходных данных, необходимых для расчета параметров технологических схем
73. Расчет подземных инженерных сетей
75. Расчет комбинированной шлицевой протяжки группового резания
76. Расчет режимов резания при фрезеровании (Методические рекомендации)
77. Расчет конвейерной установки в условиях ш. "Воркутинская"
78. Расчет тепловой схемы ПТУ К-500-65 (3000 (Часть пояснительной к диплому)
79. Кинематический и силовой расчет привода
80. Расчет механизмов – козлового консольного крана грузоподъемностью 8 тонн
82. Расчет показателей разработки элемента трехрядной системы
83. Расчет централизованных вакуумных систем
84. Шахта "Интинская". Расчеты параметров устойчивости пород и крепления выработки
85. Расчет на ЭВМ шпиндельного узла
90. Составление плана раскроя пиловочного сырья и расчет технологических потоков лесопильного цеха
91. Расчет технических нормативов дороги
94. Расчет трансфинплана грузового АТП
97. Расчет импульсного усилителя
98. Расчет многокаскадного усилителя
99. Расчет и проектирование в тонкопленочном исполнении усилителя мощности