Спираль сымал антенна деген эмне?
Спираль сымал антенна, ошондой эле спираль антеннасы деп да аталат, бул өткөргүч зымды же түтүктү үч өлчөмдүү спиралга ороп түзүүдөн пайда болгон зым антенна. Спиральдын бир учу адатта азыктандыруу линиясынын борбордук өткөргүчүнө, ал эми сырткы өткөргүч металл жерге туташтыруучу тегиздикке же рефлекторго туташтырылган.
Анын өзгөчө геометриясы антеннанын спираль өлчөмдөрү менен иштөөчү толкун узундугунун ортосундагы байланышка жараша ар кандай нурлануу режимдеринде иштешине мүмкүндүк берет.
Бул режимдердин арасында,октук режимайрыкча радиожыштык жана микротолкундуу инженерияда маанилүү, анткени ал багыттуу нурланууну, салыштырмалуу кеңири өткөрүү жөндөмдүүлүгүн жана тегерек поляризацияны камсыздай алат. Бул мүнөздөмөлөр спираль сымал антенналарды спутниктик байланыштарда, телеметрияда, көзөмөлдөөдө, космостук байланышта, радиоастрономияда жана антеннанын багыты өзгөрүшү мүмкүн болгон башка колдонмолордо пайдалуу кылат.
Спираль сымал антеннанын иштөө жыштыгы бир гана туруктуу тилке менен чектелбейт. Анын ордуна, ал негизинен толкун узундугуна карата анын физикалык өлчөмдөрү менен аныкталат. Ошондуктан, спираль сымал конструкцияларды VHF жана UHF системалары, ошондой эле жогорку жыштыктагы RF жана микротолкундуу колдонмолор үчүн долбоорлоого болот.
1-сүрөт. Багытталган байланыш системасында колдонулган спираль сымал антенналардын мисалы.
Спираль сымал антеннанын негизги түзүлүшү
Кадимки спираль формасындагы антенна төрт негизги бөлүктөн турат:
- Спиральдуу өткөргүч
- Жер тегиздиги же чагылдыргыч
- Радио жыштыктагы берүү чекити
- Механикалык колдоо түзүлүшү
Спираль көбүнчө жез зымдан, түтүктөн же башка өткөргүч материалдан жасалат. Бир учу коаксиалдык электр берүү линиясынын борбордук өткөргүчүнө туташкан, ал эми коаксиалдык сырткы өткөргүч электрдик жактан жерге туташтыруу тегиздигине туташкан.
Жерге туташтыруучу тегиздик нурлануунун багытын башкарууга жардам берет жана антеннанын азыктандыруучу түзүлүшүнүн бир бөлүгү катары иштейт. Практикалык конструкцияларда анын өлчөмдөрү импеданска, алдыңкы жана арткы көрсөткүчтөргө жана натыйжада пайда болгон нурлануунун схемасына олуттуу таасир этиши мүмкүн.
Антеннанын электрдик жүрүм-турумун бир нече геометриялык параметрлер аныктайт:
- D — Спираль диаметри
- C — Бир бурулуштун айланасы
- S — Коңшулаш бурулуштардын ортосундагы аралык
- N — Отурумдардын саны
- α — Төмөнкү бурч
- L — Жалпы октук узундук
Айлананын узундугу:
[C=\pi D]
Төмөнкү бурчту төмөнкүдөй түрдө көрсөтүүгө болот:
[\alpha=\tan^{-1}\left(\frac{S}{\pi D}\right)]
Бул параметрлерди өз алдынча кароого болбойт, анткени бир өлчөмдү өзгөртүү антеннанын импедансын, поляризациясын, нурдун туурасын, күчөтүүнү жана иштөө жыштыгын өзгөртөт.
2-сүрөт. Спираль өткөргүчү жана жерге туташтырылган чагылдыргычы бар типтүү спираль сымал антеннанын түзүлүшү.
Радиациянын эки негизги режими
Спираль сымал антеннанын эң кызыктуу мүнөздөмөлөрүнүн бири - бир эле негизги түзүлүш анын электрдик өлчөмүнө жараша ар кандай нурлануу үлгүлөрүн пайда кыла алат.
Көп талкууланган эки иштөө режими:
- Кадимки режим
- Октук режим
Спираль сымал антеннаны тандоодо же долбоорлоодо бул эки режимдин ортосундагы айырмачылыкты түшүнүү абдан маанилүү.
Кадимки режимдеги спираль сымал антенна
In кадимки режим, спиралдын жалпы диаметри жана аралыгы толкун узундугуна салыштырмалуу электрдик жактан кичине.
Нурлануу негизинен спираль огуна перпендикулярдуу багытталат, анын бою менен эмес. Электромагниттик жүрүм-турумду кыска электр диполу жана кичинекей контур тарабынан пайда болгон талаалардын айкалышы катары түшүнүүгө болот.
Спираль геометриясына, бурч бурчуна, берүү тартибине жана байкоо багытына жараша, пайда болгон поляризация сызыктуу, эллиптикалык же тегерекке жакын айрым конструкцияларда болушу мүмкүн.
Нормалдуу режимдеги спиральдар, адатта, компакттуу болот, бирок алардын электрдик жактан кичинекей өлчөмдөрү салыштырмалуу төмөн нурланууга туруктуулукту жаратат. Бул октук режимдеги конструкцияга караганда нурлануунун натыйжалуулугунун төмөндүгүнө жана өткөрүү жөндөмдүүлүгүнүн тардыгына алып келиши мүмкүн.
Ошондуктан, алар антеннанын өлчөмү негизги чектөө болгондо жана өтө жогорку күчөтүү талап кылынбаганда пайдалуу.
3-сүрөт. Кадимки режимдеги спираль формасындагы антеннанын иллюстрациялык нурлануу схемасы.
Октук режимдеги спираль сымал антенна
Theоктук режим, кээде "атуудан кийинки режим" деп аталат, бул жогорку өндүрүмдүү спираль антенналар менен эң көп байланышкан конфигурация.
Бул режимде электромагниттик энергия негизинен спиралдын огу боюнча нурланып, багыттуу нурду пайда кылат.
Типтүү октук режимдеги дизайн болжол менен бир толкун узундугуна барабар спираль айланасын колдонот:
[C \approx \lambda]
Көбүнчө бурулуш аралыгы төмөнкүдөй болот:
[S \approx 0.2\lambda \text{ to } 0.3\lambda]
болжол менен төрттөн бир толкун узундугу жалпы баштапкы чекит болуп саналат.
Көптөгөн кадимки октук режимдеги конструкциялар үчүн 12°–14° тегерегиндеги бурчтар көп колдонулат.
Тийиштүү геометриялык шарттарда, удаалаш бурулуштар менен пайда болгон талаалар спираль огу боюнча конструктивдүү түрдө биригет. Бул тегерек же тегерекке жакын поляризация менен бирге багыттоочу нурду пайда кылат.
Бурулуулардын саны антеннанын иштешине да таасир этет. Бурулуулардын санын көбөйтүү, жалпысынан, негизги нурду тарылтып жатып, багыттуулукту жана күчөтүүнү жогорулатат, бирок практикалык конструкциялар механикалык узундукту, өткөргүчтүн жоголушун, импеданстын дал келүүсүн жана орнотуу чектөөлөрүн да эске алышы керек.
4-сүрөт. Багытталган негизги нуру бар октук режимдеги спираль формасындагы антеннанын нурлануу схемасынын иллюстрациясы.
Оң жана сол жак тегерек поляризация
Октук режимдеги спираль антеннанын негизги артыкчылыктарынын бири - анын тегерек поляризацияны түзүүнүн табигый жөндөмү.
Оролуунун багытына жана нурлануунун багытына жараша, спираль төмөнкүлөрдүн бирин өндүрүү үчүн долбоорлонушу мүмкүн:
- RHCP — Оң жактагы тегерек поляризация
- LHCP — Сол жактагы тегерек поляризация
Айлана поляризациясы, айрыкча, берүүчү жана кабыл алуучу антенналардын ортосундагы салыштырмалуу багыт туруктуу бойдон кала албаган учурларда пайдалуу.
Мисалы, спутниктер, космос кемелери, абадагы платформалар, айлануучу системалар жана мобилдик байланыш жабдуулары багытын тынымсыз өзгөртүшү мүмкүн. Тегерек поляризацияланган антенна байланыш линиясынын бул бурчтук өзгөрүүгө сезгичтигин төмөндөтүшү мүмкүн.
Поляризацияны дал келтирүү дагы эле маанилүү. RHCP антеннасы идеалдуу түрдө RHCP антеннасы менен байланышат, ал эми LHCP антеннасы адатта LHCP антеннасы менен жупташтырылышы керек. Карама-каршы тегерек поляризациялар поляризациянын олуттуу жоголушуна алып келиши мүмкүн.
Инженердик баалоо үчүн,октук катыштегерек поляризация сапатын сүрөттөө үчүн кеңири колдонулат. Идеалдуу тегерек поляризацияланган толкундун октук катышы 0 дБ түзөт, ал эми практикалык тегерек поляризацияланган антенналар көбүнчө каалаган жыштык жана бурчтук диапазондо көрсөтүлгөн октук катыш талабына карата бааланат.
Спираль сымал антеннанын иштешине таасир этүүчү факторлор
Спираль формасындагы антеннанын жүрүм-туруму анын геометриясы менен тыгыз байланыштуу.
Маанилүү дизайн параметрлерине төмөнкүлөр кирет:
Спираль айланасы
Антеннанын кадимки режимде же октук режимде иштешин аныктоодо айлананын узундугу менен толкун узундугунун ортосундагы байланыш чоң ролду ойнойт.
Бурулуш аралыгы
Аралык коңшулаш бурулуштардагы токтун ортосундагы фазалык байланышка таасир этет жана ошондуктан нурдун багытына, импеданска жана поляризацияга таасир этет.
Тегиздик бурчу
Тегиздик бурчу спиралдын өз огу боюнча канчалык тез жылаарын сүрөттөйт. Бул туруктуу октук режимди сактоо үчүн маанилүү параметр.
Бурулуштардын саны
Көбүрөөк бурулуштар, адатта, электрдик диафрагманы жогорулатат жана жогорку багыттуулукту камсыздай алат, бирок алар антеннанын узундугун жана механикалык татаалдыгын да жогорулатат.
Жер үстүндөгү учак
Рефлектордун өлчөмү жана формасы алдыга карай нурлануу схемасына, импеданска жана артка карай нурланууга таасир этет.
Тоют жана импедансты дал келтирүү
Спираль өлчөмдөрү туура болсо да, импеданстын начар дал келиши чагылдырылган кубаттуулукту жогорулатып, антеннанын ишке ашкан иштешин төмөндөтүшү мүмкүн. Ошондуктан, практикалык долбоорлордо кайтарым жоготууну же VSWRди радиациялык мүнөздөмөлөр менен бирге баалоо керек.
Радиациялык үлгү жана күч
Октук режимде, спираль сымал антенна болжол менен спираль огу боюнча борборлоштурулган негизги нурду пайда кылат.
Электр узундугу жана бурулуштардын саны көбөйгөн сайын, негизги нур жалпысынан кууш болуп, антеннанын багыты жогорулайт. Каптал бөлүктөрү да пайда болушу мүмкүн, айрыкча узунураак же оптималдаштырылбаган түзүлүштөрдө.
Ошондуктан, антеннаны күчөтүү коэффициенти менен гана баалоого болбойт. Инженерлер адатта бир нече мүнөздөмөлөрдү чогуу карап чыгышат:
- Күч алуу
- Ишке ашкан пайда
- Жарым кубаттуулуктагы нурдун туурасы
- Октук катыш
- VSWR же кайтаруу жоготуусу
- Алдыңкы-арткы катышы
- Каптал бөлүгүнүн деңгээли
- Поляризациянын тазалыгы
- Радиациянын натыйжалуулугу
Параметрлердин бул айкалышы бир күчөтүү маанисине караганда антеннанын иштешинин алда канча толук сүрөтүн берет.
Спираль сымал антенналардын артыкчылыктары
Спираль сымал антенналар бир катар пайдалуу инженердик артыкчылыктарды сунуштайт:
- Салыштырмалуу жөнөкөй механикалык конструкция
- Октук режимдеги табигый тегерек поляризациялоо мүмкүнчүлүгү
- Пайдалуу иштөө өткөрүү жөндөмдүүлүгү
- Жакшы багыттоо көрсөткүчү
- Ар кандай жыштык диапазондору үчүн масштабдалуучу геометрия
- Ийкемдүү RHCP же LHCP ишке ашыруу
- Жеке антенналар же антенна массивдери үчүн ылайыктуу
Дизайндын чектөөлөрү
Ошондой эле эске алуу керек болгон бир нече факторлор бар:
- Октук режимдеги конструкциялар олуттуу физикалык узундукту талап кылышы мүмкүн
- Жогорку күчөтүү үчүн, адатта, көбүрөөк бурулуштар талап кылынат, ошондуктан антенна узунураак
- Иштөөнүн натыйжалуулугу геометриялык тактыкка абдан көз каранды
- Жер тегиздигинин өлчөмдөрү радиациялык мүнөздөмөлөргө таасир этет
- Тоютту дал келтирүү туура иштелип чыгышы керек
- Механикалык колдоо бурулуштардын саны жогорулаган сайын маанилүүрөөк болуп калат
- Карама-каршы тегерек поляризация сезгичтери поляризациянын дал келбестиги боюнча жогорку жоготууга алып келиши мүмкүн
Типтүү колдонмолор
Спираль сымал антенналарды кеңири RF системаларынан тапса болот, анын ичинде:
- Спутниктик байланыш
- Космостук телеметрия жана байкоо жүргүзүү
- Жер үстүндөгү станция байланышы
- Радио астрономиясы
- Абадагы жана аэрокосмостук байланыш системалары
- Радиожыштык телеметриясы
- Багытталган VHF жана UHF шилтемелери
- Алыстан зонддоо
- Антеннаны өлчөө жана изилдөө
- Тегерек поляризация эксперименттери
- Байланыш системасын сыноо
Эмне үчүн спираль формасындагы антенналар радиожыштык инженериясында маанилүү?
Спираль формасындагы антенна антеннанын геометриясы электромагниттик жүрүм-турумду кандайча башкараарынын эң сонун мисалы болуп саналат.
Айлананын узундугу, аралык, бурулуштардын бурчу жана бурулуштардын саны сыяктуу параметрлерди өзгөртүү менен, инженерлер компакттуу кең таралуучу радиатордон багыттагы тегерек поляризацияланган антеннага өтө алышат.
Физикалык геометрия менен электрдик көрсөткүчтөрдүн ортосундагы бул байланыш тегерек поляризацияланган мүйүздүү антенналар, антенна массивдери, спутниктик антенналар, кең тилкелүү өлчөө антенналары жана микротолкундуу байланыш системалары сыяктуу өнүккөн антенна технологияларын изилдөөдө да маанилүү.
RF MISO радио жыштыктарын текшерүү, байланыш, радар, антеннаны өлчөө жана системаны интеграциялоо колдонмолору үчүн антенналарды жана микротолкундуу компоненттерди иштеп чыгат. Спираль формасындагы антенна сыяктуу фундаменталдык антенна түзүлүштөрүн түшүнүү инженерлерге жыштык диапазону, күчөтүү, поляризация, октук катыш, нурдун туурасы, VSWR жана нурлануу схемасы сыяктуу маанилүү параметрлерди жакшыраак баалоого жардам берет.
Антенналар жөнүндө көбүрөөк билүү үчүн төмөнкү дарекке кириңиз:
Жарыяланган убактысы: 2026-жылдын 7-августу
