სიახლეები - სპირალური ანტენა: იდეალური არჩევანი ფართოზოლოვანი წრიული პოლარიზაციისთვის

ასპირალური ანტენაწარმოადგენს მავთულის ანტენის ტიპურ მაგალითს, რომელიც ხასიათდება სპირალური ფორმის სტრუქტურით. ეს არის ფართოზოლოვანი ანტენა, რომელიც შესაფერისია VHF და UHF დიაპაზონებისთვის.

სპირალური ანტენა მუშაობს დაახლოებით 30 MHz-დან 3 GHz-მდე სიხშირის დიაპაზონში, ძირითადად მოიცავს VHF და UHF დიაპაზონებს.

სპირალური ანტენის კონსტრუქცია და მუშაობის პრინციპები

სპირალური ანტენა წარმოიქმნება გამტარის სპირალურ ფორმაში დახვევით და მისი დამიწების სიბრტყესთან კვების ხაზის მეშვეობით შეერთებით. მარტივი სტრუქტურის გამო, ის ბუნებრივად წარმოქმნის წრიულად პოლარიზებულ ტალღებს და ფართოდ გამოიყენება არამიწიერ კომუნიკაციებში, როგორიცაა თანამგზავრული სარელეო სისტემები.

ზემოთ მოცემულ ფიგურაზე ნაჩვენებია სპირალური ანტენის სისტემა, რომელიც გამოიყენება თანამგზავრული კომუნიკაციებისთვის. ასეთი ანტენები, როგორც წესი, საჭიროებენ საკმარის გარე სამონტაჟო სივრცეს.

სპირალური ანტენა შედგება სქელი სპილენძის მავთულის ან მილის ხვეულისგან, რომელსაც სპირალის ფორმა აქვს და რომელიც ბრტყელ ლითონის დამიწების სიბრტყესთან ერთად მუშაობს. სპირალის ერთი ბოლო კოაქსიალური კაბელის ცენტრალურ გამტართან არის დაკავშირებული, ხოლო გარე გამტარი დამიწების სიბრტყესთან.

ზემოთ მოცემულ სურათზე გამოსახულია სპირალური ანტენის სტრუქტურა, მისი კომპონენტების დეტალური ხედვით.

სპირალური ანტენის გამოსხივების მახასიათებლები ძირითადად განისაზღვრება სპირალის დიამეტრით, ბრუნვებს შორის მანძილით (დახრილობის კუთხით).

დახრის კუთხე განისაზღვრება, როგორც კუთხე სპირალის ტანგენსსა და სპირალის ღერძის ნორმალურ სიბრტყეს შორის და მოცემულია ფორმულით:

სად:

•D არის სპირალის დიამეტრი

• S არის დახრილობა (მიმდებარე ბრუნებს შორის ცენტრიდან ცენტრამდე მანძილი)

•α არის დახრის კუთხე

ოპერაციის რეჟიმი

სპირალური ანტენები მუშაობენ ორ ძირითად რეჟიმში:

• ნორმალური რეჟიმი (ასევე ცნობილია, როგორც პერპენდიკულარული გამოსხივების რეჟიმი)

• ღერძული რეჟიმი (ასევე ცნობილია, როგორც ხანძრის დასრულების რეჟიმი ან სხივური გამოსხივების რეჟიმი)

თითოეული რეჟიმი დეტალურად არის აღწერილი ქვემოთ.

ნორმალური გამოსხივების რეჟიმში, გამოსხივებული ველი პერპენდიკულარულია სპირალის ღერძის მიმართ, ხოლო გამოსხივებული ტალღა წრიულად პოლარიზებულია. ეს რეჟიმი მიიღწევა მაშინ, როდესაც სპირალის ზომები მცირეა ტალღის სიგრძესთან შედარებით. ამ შემთხვევაში, სპირალური ანტენის გამოსხივების მახასიათებლები შეიძლება განვიხილოთ, როგორც მოკლე დიპოლური ანტენისა და მარყუჟოვანი ანტენის კომბინაცია.

ზემოთ მოცემული სურათი ასახავს სპირალური ანტენის გამოსხივების დიაგრამას ნორმალურ რეჟიმში მუშაობისას.

ეს რეჟიმი განისაზღვრება სპირალის დიამეტრით D და ბრუნვებს შორის მანძილით S. ამ ოპერაციული რეჟიმის ნაკლოვანებებს შორისაა დაბალი გამოსხივების ეფექტურობა და ვიწრო გამტარობა; ამიტომ, ის იშვიათად გამოიყენება პრაქტიკულ გამოყენებაში.

ღერძული რეჟიმი

ღერძული გამოსხივების რეჟიმში, გამოსხივებული ველი ავლენს ბოლო წრის მახასიათებლებს სპირალის ღერძის გასწვრივ და გამოსხივებული ტალღა წრიულად ან თითქმის წრიულად პოლარიზებულია. ეს რეჟიმი მიიღწევა, როდესაც სპირალის გარშემოწერილობა იზრდება ერთი ტალღის სიგრძის (λ) რიგითობამდე და ბრუნვებს შორის მანძილი დაახლოებით λ/4-ია. ამ პირობებში, გამოსხივების სურათი ფართოა ღერძის გასწვრივ მიმართულებითი მახასიათებლებით და გვერდითი წილები ჩნდება ღერძიდან გადახრილი კუთხით.

ზემოთ მოცემული სურათი ასახავს სპირალური ანტენის გამოსხივების დიაგრამას, რომელიც ღერძულ რეჟიმში მუშაობს.

როდესაც ანტენა განკუთვნილია მარჯვენა წრიულად პოლარიზებული (RHCP) ტალღებისთვის, ის არ მიიღებს მარცხენა წრიულად პოლარიზებულ (LHCP) ტალღებს და პირიქით. ეს ოპერაციული რეჟიმი მარტივი განსახორციელებელია და უფრო ხშირად გამოიყენება პრაქტიკულ გამოყენებაში.

სპირალური ანტენის ძირითადი უპირატესობებია:

• მარტივი სტრუქტურა და მარტივი დიზაინი

• მაღალი ორიენტირებულობა

• ფართო გამტარუნარიანობა

• წრიული პოლარიზაციის შესაძლებლობა

• შესაფერისია HF და VHF დიაპაზონებისთვის

სპირალური ანტენის ძირითადი გამოყენება შემდეგია:

• VHF სიგნალის გადაცემისა და მიღებისთვის გამოიყენება ერთსპირალური ანტენები ან მათი მასივები

• ფართოდ გამოიყენება თანამგზავრულ და ღრმა კოსმოსური ზონდების საკომუნიკაციო სისტემებში

• გამოიყენება ბალისტიკურ რაკეტებს, თანამგზავრებსა და დედამიწის სადგურებს შორის ტელემეტრიულ კავშირებში

• გამოიყენება მთვარესა და დედამიწას შორის კომუნიკაციის დასამყარებლად

• ასევე მნიშვნელოვან როლს ასრულებს რადიოასტრონომიის გამოყენებაში