WikiDer > Спиральная антенна

Двуручный, плотно обернутый, логарифмическая спираль антенна

Двуручный, широко обернутый, логарифмическая спираль антенна

В микроволновая печь системы, а спиральная антенна это разновидность РФ антенна. Он имеет форму двуручного спираль, или может быть использовано больше рук.^{[1](стр. 14‑2)} Спиральные антенны были впервые описаны в 1956 году.^[2] Спиральные антенны относятся к классу частотно-независимых антенн.^[3] которые работают в широком диапазоне частот. Поляризация, диаграмма направленности и импеданс таких антенн остаются неизменными в большой полосе частот.^[4] Такие антенны по своей природе имеют круговую поляризацию с низким коэффициентом усиления. Для увеличения усиления можно использовать массив спиральных антенн. Спиральные антенны - это антенны уменьшенного размера, а их обмотки делают их чрезвычайно маленькой структурой. Затухающие полости^[5] обычно размещаются сзади, чтобы устранить задние лепестки, потому что в таких антеннах обычно предпочтительнее однонаправленная диаграмма направленности. Спиральные антенны подразделяются на разные типы; Спираль Архимеда, логарифмическая спираль, квадратная спираль, звездная спираль и т. Д. Архимедова спираль - самая популярная конфигурация.

Принципы работы

Обычно антенны могут работать в трех различных режимах: бегущая волна, быстрая волна и вытекающая волна. Спиральные антенны используют все три.

Бегущая волна, сформированная на спиральных рукавах, обеспечивает широкополосную работу. Быстрая волна возникает из-за явления взаимной связи между рукавами спирали. Проходящая волна «утекает» энергию во время распространения по спиральным рукавам, создавая излучение.

Теория колец (теория полос) объясняет принцип работы спиральной антенны. Теория утверждает, что спиральная антенна излучает активная область где окружность спирали равна длине волны.^[6]

Дизайн

При проектировании квадратной спиральной антенны необходимо учитывать различные конструктивные параметры. Параметры включают расстояние между витками ${ displaystyle s}$, ширина руки ${ displaystyle w}$, внутренний радиус ${ displaystyle r_ {1}}$ и внешний радиус ${ displaystyle r_ {2}}$. Внутренний радиус измеряется от центра спирали до центра первого витка, а внешний радиус измеряется от центра спирали до центра самого дальнего витка. Помимо этих конструктивных параметров, спиральные антенны имеют самые низкие (${ displaystyle f _ { text {low}} = c / 2 pi r_ {2})}$ и самый высокий ${ Displaystyle (е _ { текст {высокий}} = с / 2 пи r_ {1})}$ рабочие частоты. Здесь ${ displaystyle c leq 299.79 { text {мм / с}} = c_ {0}}$ соответствует скорости света в металле антенны, в основном определяемой электрическая проницаемость подложки, на которой лежит спираль, и ее верхнего покрытия (если есть).

В полярном ${ Displaystyle (г, тета)}$ системе координат спираль растет по ${ displaystyle r}$ось и ${ displaystyle theta}$-оси одновременно. Часто используемые спирали Archemedian удовлетворяют особенно простому уравнению ${ Displaystyle г = а + Ь , тета}$ куда ${ displaystyle a}$ соответствует фактору роста и ${ displaystyle b}$ соответствует коэффициенту умножения. Следствием этого является равное расстояние между последовательными витками, что ограничивает ширину спиральных рукавов, которая обычно остается постоянной. Также можно использовать другие варианты спиральной формы, например логарифмические спирали это удовлетворяет ${ Displaystyle г = а + б , е ^ {м тета}}$; Полученные спиральные рукава более широко разнесены во внешних витках, что может лучше вместить значительно расширяющиеся рукава.

Различные конструкции спиральной антенны могут быть получены путем варьирования количества витков для каждого плеча, количества плеч, типа спирали, расстояния между ее витками, изменения ширины ее плеча (ов) и материала (ов). ), которые его окружают, например, подложку, на которой он лежит.

Элементы

Антенна обычно имеет два проводящих спиральных рукава, идущих от центра наружу. Направление вращения спирали определяет направление поляризации антенны. Также могут быть включены дополнительные спирали для образования многоспиральной структуры. Антенна может представлять собой плоский диск с проводниками, напоминающими пару свободно вложенных часовых пружин, или спирали могут иметь трехмерную форму, как винтовая резьба.

Выход двухлепестковой или четырехлепестковой спиральной антенны представляет собой сбалансированная линия. Если требуется одна входная или выходная линия - например, заземленная коаксиальная линия - затем балун или другой трансформатор добавлен для изменения электрического режима сигнала.

Обычно спираль имеет полость, то есть есть полость из воздуха, непроводящего материала или вакуума, окруженная проводящими стенками позади спирали. Полость правильной формы и размера изменяет диаграмму направленности антенны для приема и передачи в одном направлении, вдали от полости.

Спираль может быть напечатана или протравлена ​​на специально выбранной диэлектрической среде, диэлектрическая проницаемость которой может использоваться для изменения частоты для заданного размера. Диэлектрические среды, такие как Rogers RT Duroid, помогают уменьшить физический размер антенны. На тонких подложках с более высокой диэлектрической проницаемостью можно достичь того же результата, что и на толстых подложках с более низкой диэлектрической проницаемостью. Единственная проблема таких материалов - их меньшая доступность и высокая стоимость.^[7]

Приложения

Спиральные антенны передают циркулярно поляризованный радиоволны и будут принимать линейно поляризованные волны в любой ориентации, но резко ослабят циркулярно поляризованные сигналы, полученные с противоположным вращением. Спиральная антенна будет отклонять волны с круговой поляризацией одного типа, в то же время прекрасно принимая волны с другой поляризацией.

Одно из применений спиральных антенн - широкополосная связь. Еще одно применение спиральных антенн - мониторинг частотного спектра. Одна антенна может принимать в широкой полосе частот, например, при соотношении максимальной и минимальной частоты 5: 1. Обычно в этом приложении используется пара спиральных антенн с идентичными параметрами, за исключением противоположной поляризации (одна правая, другая - левая). Спиральные антенны полезны для микроволнового пеленгования.^[8]

Рекомендации

Ссылки "Практическая антенна"

• «Спиральная антенна». Теория антенн.