Спираль антенна нәрсә ул?
Спираль антенна, шулай ук спираль антенна дип тә атала, ул үткәргеч чыбыкны яки трубканы өч үлчәмле спиральгә уратып ясалган чыбык антеннасы. Спиральнең бер очы гадәттә тукландыру линиясенең үзәк үткәргеченә тоташтырылган, ә тышкы үткәргеч металл җирләү яссылыгына яки рефлекторга тоташтырылган.
Аның үзенчәлекле геометриясе антеннага спираль үлчәмнәре һәм эш дулкын озынлыгы арасындагы мөнәсәбәткә карап төрле нурланыш режимнарында эшләргә мөмкинлек бирә.
Бу режимнар арасында,аксиаль режимРФ һәм микродулкынлы техникада аеруча мөһим, чөнки ул юнәлешле нурланыш, чагыштырмача киң полоса киңлеге һәм түгәрәк поляризация тәэмин итә ала. Бу үзенчәлекләр спираль антенналарны юлдаш элемтәләрендә, телеметриядә, күзәтүдә, космик элемтәдә, радиоастрономиядә һәм антенна юнәлеше үзгәрергә мөмкин булган башка кушымталарда файдалы итә.
Спираль антеннаның эш ешлыгы бер генә билгеләнгән диапазон белән чикләнми. Киресенчә, ул, нигездә, аның дулкын озынлыгына карата физик үлчәмнәре белән билгеләнә. Шуңа күрә спираль структуралар VHF һәм UHF системалары, шулай ук югары ешлыклы RF һәм микродулкынлы кушымталар өчен проектланырга мөмкин.
1 нче рәсем. Юнәлешле элемтә системасында кулланыла торган спираль антенналар мисалы.
Спираль антеннаның төп төзелеше
Гадәти спираль антенна дүрт төп өлештән тора:
- Спираль үткәргеч
- Җир яссылыгы яки рефлектор
- Радиоелемтәләр ашату ноктасы
- Механик ярдәм структурасы
Спираль гадәттә бакыр чыбыктан, торбадан яки башка үткәргеч материалдан ясала. Бер очы коаксиаль тапшыру линиясенең үзәк үткәргеченә тоташтырылган, ә коаксиаль тышкы үткәргеч электр белән җирләү яссылыгына тоташтырылган.
Җир яссылыгы нурланыш юнәлешен контрольдә тотарга ярдәм итә һәм антенна тукландыру структурасының бер өлеше булып тора. Гамәли конструкцияләрдә аның үлчәмнәре импеданска, алгыдан арткыга кадәрге эшчәнлеккә һәм нәтиҗәдә барлыкка килгән нурланыш үрнәгенә сизелерлек йогынты ясый ала.
Антеннаның электр үзенчәлеген берничә геометрик параметр билгели:
- D — Спираль диаметры
- C — Бер борылышның әйләнәсе
- S — Күрше борылышлар арасындагы ара
- N — Борылышлар саны
- α — Адым почмагы
- L — Гомуми күчәр озынлыгы
Әйләнә:
[C=\pi D]
Көлчә почмагын түбәндәгечә күрсәтергә мөмкин:
[\alpha=\tan^{-1}\left(\frac{S}{\pi D}\right)]
Бу параметрларны бәйсез рәвештә карап булмый, чөнки бер үлчәмне үзгәртү антеннаның импедансын, поляризациясен, нур киңлеген, көчәйтүне һәм эш ешлыгын үзгәртә.
2 нче рәсем. Спираль үткәргеч һәм җир өслеге рефлекторы булган типик спираль антенна структурасы.
Ике төп нурланыш режимы
Спираль антеннаның иң кызыклы үзенчәлекләренең берсе - бер үк төп структура, аның электр зурлыгына карап, бик төрле нурланыш үрнәкләре тудыра ала.
Еш тикшерелгән ике эш режимы:
- Гадәти режим
- Аксиаль режим
Спираль антеннаны сайлаганда яки эшләгәндә, бу ике режим арасындагы аерманы аңлау бик мөһим.
Гадәти режимдагы спираль формасындагы антенна
In гадәти режим, спиральнең гомуми диаметры һәм аралыгы дулкын озынлыгы белән чагыштырганда электр ягыннан кечкенә.
Нурланыш, нигездә, спираль күчәре буйлап түгел, ә аңа якынча перпендикуляр юнәлтелгән. Электромагнит үз-үзен тотышын кыска электр диполь һәм кечкенә контур тарафыннан барлыкка китерелгән кырларның кушылмасы дип аңларга мөмкин.
Спираль геометриясенә, каеш почмагына, туклану тәртибенә һәм күзәтү юнәлешенә карап, нәтиҗәдә поляризация сызыклы, эллиптик яки түгәрәккә якын кайбер конструкцияләрдә булырга мөмкин.
Гадәти режимдагы спиральләр гадәттә компакт, ләкин аларның электр ягыннан кечкенә үлчәмнәре чагыштырмача түбән нурланышка каршылыкка китерә. Бу аксиаль режимдагы конструкциягә караганда түбәнрәк нурланыш нәтиҗәлелегенә һәм таррак полоса киңлегенә китерергә мөмкин.
Шуңа күрә алар антенна зурлыгы зур чикләү булганда һәм бик югары көчәйтү таләп ителмәгәндә файдалы.
3 нче рәсем. Нормаль режимдагы спираль антеннаның иллюстрация нурланыш схемасы.
Аксиаль режимдагы спираль антенна
...аксиаль режим, кайвакыт "соңгы ут режимы" дип тә атала, югары җитештерүчән спираль антенналар белән иң еш бәйле конфигурация.
Бу режимда электромагнит энергия, нигездә, спираль күчәре буйлап нурланыш бирә, юнәлешле нур барлыкка китерә.
Гадәти аксиаль режим конструкциясе якынча бер дулкын озынлыгына тиң спираль әйләнәсен куллана:
[C \approx \lambda]
Борылыш аралыгы еш кына якынча:
[S \approx 0.2\lambda \text{ to } 0.3\lambda]
якынча дүрттән бер дулкын озынлыгы гадәти башлангыч нокта булып тора.
Күп кенә гадәти күчәр режимындагы конструкцияләр өчен еш кына 12°–14° тирәсендәге авышлык почмаклары кулланыла.
Тиешле геометрик шартларда, бер-бер артлы борылышлар нәтиҗәсендә барлыкка килгән кырлар спираль күчәре буенча конструктив рәвештә кушыла. Бу юнәлеш нурын түгәрәк яки диярлек түгәрәк поляризация белән бергә барлыкка китерә.
Борылышлар саны шулай ук антенна эшчәнлегенә тәэсир итә. Борылышлар санын арттыру, гадәттә, төп нурны тарайтып, юнәлешне һәм көчәйтүне арттырырга мөмкин, гәрчә практик проектларда механик озынлык, үткәргеч югалту, импеданс туры килүе һәм урнаштыру чикләүләре дә исәпкә алынырга тиеш.
4 нче рәсем. Юнәлешле төп нур белән аксиаль режимдагы спираль антенна нурланыш схемасының иллюстрациясе.
Уң һәм сул як түгәрәк поляризациясе
Күчәр режимындагы спираль антеннаның төп өстенлекләренең берсе - аның түгәрәк поляризация тудыру сәләте.
Чыршы юнәлешенә һәм нурланыш юнәлешенә карап, спираль түбәндәгеләрнең берсен җитештерү өчен проектланырга мөмкин:
- RHCP — Уң як түгәрәк поляризация
- LHCP — Сул як түгәрәк поляризациясе
Циркуляр поляризация, бигрәк тә, тапшыру һәм кабул итү антенналары арасындагы чагыштырма ориентация үзгәрмәгәндә файдалы.
Мәсәлән, юлдашлар, космик аппаратлар, һава платформалары, әйләнүче системалар һәм мобиль элемтә җиһазлары юнәлешен өзлексез үзгәртергә мөмкин. Түгәрәк поляризацияләнгән антенна элемтә звеносының бу почмак үзгәрешенә сизгерлеген киметергә мөмкин.
Поляризацияне туры китерү һаман да мөһим. RHCP антеннасы идеаль рәвештә RHCP антеннасы белән элемтәгә керә, ә LHCP антеннасы гадәттә LHCP антеннасы белән парлаштырылырга тиеш. Карама-каршы түгәрәк поляризацияләр поляризациянең сизелерлек югалуына китерергә мөмкин.
Инженерлык бәяләү өчен,күчәр нисбәтетүгәрәк поляризация сыйфатын тасвирлау өчен гадәттә кулланыла. Идеаль түгәрәк поляризацияләнгән дулкынның күчәр нисбәте 0 дБ тәшкил итә, ә гамәли түгәрәк поляризацияләнгән антенналар еш кына теләгән ешлык һәм почмак диапазонында билгеләнгән күчәр нисбәте таләбе буенча бәяләнә.
Спираль антенна эшчәнлегенә тәэсир итүче факторлар
Спираль антеннаның үз-үзен тотышы аның геометриясе белән тыгыз бәйләнгән.
Мөһим проект параметрлары түбәндәгеләрне үз эченә ала:
Спираль әйләнәсе
Антеннаның гадәти режимда яки күчәр режимында эшләвен билгеләүдә әйләнә һәм дулкын озынлыгы арасындагы бәйләнеш зур роль уйный.
Борылыш аралыгы
Аралык күрше борылышлардагы токлар арасындагы фаза мөнәсәбәтенә тәэсир итә һәм шуңа күрә нур юнәлешенә, импеданска һәм поляризациягә тәэсир итә.
Адым почмагы
Адым почмагы спиральнең үз күчәре буйлап ни дәрәҗәдә тиз хәрәкәт итүен күрсәтә. Ул тотрыклы күчәр режимын саклап калу өчен мөһим параметр булып тора.
Борылышлар саны
Күбрәк борылышлар, гадәттә, электр диафрагмасын арттыра һәм югарырак юнәлеш бирә ала, ләкин алар шулай ук антенна озынлыгын һәм механик катлаулылыкны арттыра.
Җир өслеге
Рефлекторның зурлыгы һәм формасы алга таба нурланыш үрнәгенә, импеданска һәм кире нурланышка тәэсир итә.
Фитинг һәм импеданс туры килүе
Спираль үлчәмнәре дөрес булса да, импедансның начар туры килүе чагылыш көчен арттырырга һәм антеннаның чынга ашуын киметергә мөмкин. Шуңа күрә гамәли проектларда нурланыш характеристикалары белән бергә кире кайтару югалтуын яки VSWRны бәяләргә кирәк.
Нурланыш үрнәге һәм көчәйтү
Күчәр режимында, спираль антенна якынча спираль күчәре буйлап үзәкләштерелгән төп нур барлыкка китерә.
Электр озынлыгы һәм борылышлар саны арткан саен, төп нур, гадәттә, тарая һәм антенна юнәлеше арта. Ян өлешләр дә барлыкка килергә мөмкин, бигрәк тә озынрак яки оптимальләштерелмәгән структураларда.
Шуңа күрә антеннаны көчәйтү коэффициенты белән генә бәяләмәскә кирәк. Инженерлар гадәттә берничә үзенчәлекне бергә карыйлар:
- Табыш
- Чынга ашкан табыш
- Ярты көч нур киңлеге
- Күчәр нисбәте
- VSWR яки кире кайтару югалтуы
- Алгы-арткы нисбәте
- Ян өлеш дәрәҗәсе
- Поляризация сафлыгы
- Радиация нәтиҗәлелеге
Параметрларның бу комбинациясе бер көчәйтү кыйммәтенә караганда антенна эшчәнлегенең күпкә тулырак картинасын бирә.
Спираль антенналарның өстенлекләре
Спираль антенналар берничә файдалы инженерлык өстенлекләрен тәкъдим итә:
- Чагыштырмача гади механик конструкция
- Күчәр режимында табигый түгәрәк поляризацияләү мөмкинлеге
- Файдалы эш полосасы
- Яхшы юнәлешле эш
- Төрле ешлык диапазоннары өчен масштабланырлык геометрия
- Сыгылмалы RHCP яки LHCP гамәлгә ашыру
- Аерым антенналар яки антенна массивлары өчен яраклы
Дизайн чикләүләре
Шулай ук берничә факторны исәпкә алырга кирәк:
- Күчмә режимлы конструкцияләр зур физик озынлык таләп итә ала
- Югарырак көчәйтү гадәттә күбрәк борылышлар таләп итә, шуңа күрә антенна озынрак була
- Нәтиҗәлелек геометрик төгәллеккә нык бәйле
- Җир яссылыгының үлчәмнәре радиация үзенчәлекләренә тәэсир итә
- Азыкны туры китерү дөрес эшләнгән булырга тиеш
- Механик ярдәм югарырак борылышлар саны белән мөһимрәк була
- Карама-каршы түгәрәк поляризация сизү җайланмалары югары поляризация туры килмәүчәнлеген югалтуга китерергә мөмкин
Гадәти кушымталар
Спираль антенналарны төрле радиоешлык системаларында табарга мөмкин, шул исәптән:
- Спутник элемтәсе
- Космик аппаратларның телеметриясе һәм күзәтүе
- Җир асты станциясе элемтәсе
- Радиоастрономия
- Һава һәм аэрокосмик элемтә системалары
- Радиоелемтәләр телеметриясе
- Юнәлешле VHF һәм UHF бәйләнешләре
- Дистанцион зондлау
- Антеннаны үлчәү һәм тикшеренү
- Циркуляр поляризация экспериментлары
- Элемтә системасын сынау
Ни өчен радиоешлык инженериясендә спираль антенналар мөһим?
Спираль антенна - антенна геометриясенең электромагнит үз-үзен тотышын ничек контрольдә тотуының ачык мисалы.
Әйләнә, аралык, агым почмагы һәм борылышлар саны кебек параметрларны үзгәртеп, инженерлар компакт киң яклы радиатордан юнәлешле түгәрәк поляризацияләнгән антеннага күчә алалар.
Физик геометрия һәм электр күрсәткечләре арасындагы бу бәйләнеш шулай ук түгәрәк поляризацияләнгән мөгезле антенналар, антенна массивлары, юлдаш антенналары, киң полосалы үлчәү антенналары һәм микродулкынлы элемтә системалары кебек алдынгы антенна технологияләрен өйрәнгәндә дә мөһим.
RF MISO радиоешлыкларны сынау, элемтә, радар, антенна үлчәү һәм система интеграциясе кушымталары өчен антенналар һәм микродулкынлы компонентлар эшли. Спираль антенна кебек төп антенна структураларын аңлау инженерларга ешлык диапазоны, көчәйтү, поляризация, күчәр нисбәте, нур киңлеге, VSWR һәм нурланыш үрнәге кебек мөһим параметрларны яхшырак бәяләргә ярдәм итә.
Антенналар турында күбрәк белер өчен, зинһар, түбәндәге сайтларга керегез:
Бастырып чыгару вакыты: 2026 елның 7 августы
