Длине витка спирали

Придлине витка l_c << λнабег фазы в 360° происходит при прохождении волной тока нескольких витков спирали. При этом антенна уподобляется электрически малой рамке из N витков провода, которая имеет ДН в виде восьмерки с максимумами излучения в плоскости, перпендикулярной оси спирали (рисунок 7.11, б). Если l_c >1,5 λ, то на одном витке спирали укладывается две, три и более волн, а это приводитк наклонному излучению и конусной форме пространственной ДН(рисунок 7.11, в).

Чтобы получить максимальный КНД, нужно установить оптимальный коэффициент замедления k_{з опт}, при котором в направлении оси спирали О’О’’ поля первого и последнего витков находятся в противофазе.Иначе говоря, необходимо дополнить условие (7.2) задержкой волны тока спирали на полупериода Т/2, а в каждом витке ее – на Т/2р = λ/ 2рс:

Отсюда находим оптимальный коэффициент замедления вдоль провода спирали:

(7.3)

При этом, правда, получается эллиптическая поляризация, но так как λ/2р << λ + s, то коэффициент весьма незначительно отличается от k’з и полученную поляризацию можно считать круговой.

Полагая = 1,2... 1,3,определим угол подъема спирали, соответствующий оптимальным условиям работы антенны:

Отсюда
(7.4)

Длина спирали l_A, подбирается в соответствии с оптимальным коэффициентом замедления вдоль оси спирали При имеем что соответствует углу подъема спирали α_опт = 12... 16° и числу витков р = 5... 14.

Рассматривая каждый виток спирали как элементарный излучатель с фазовым центром на оси О’О’’, определяем функцию направленности антенны f(θ) как произведение функции направленности одного витка f₁ (θ) на множитель решетки из р элементов f_р (θ). Так как р велико, а направленность одного витка мала, то принимаем f₁(θ)=1 и f(θ) = f₁(θ)·f_p(θ) ≈ f_р(θ). В результате имеем [1]

(7.5)

Угол θ, как и прежде, отсчитывается от перпендикуляра к оси линейной решетки.

Для спиральных антенн оптимальных размеров опытным путем установлены следующие формулы: ширина диаграммы направленности

(7.6)

коэффициент направленного действия

(7.7)

входное сопротивление

(7.8)

Итак, цилиндрические и конические спиральные антенны – широкополосные сосевым излучением волн круговой поляризации. Направленность цилиндрических спиралей средняя, а конических – ниже средней (не вся спираль участвует в излучении на данной частоте), но последние обладают большейдиапазонностью. Применяются и те и другие как самостоятельные антенны в диапазонах дециметровых и метровых волн, а также как облучатели антенн сантиметровых волн.

Дата добавления: 2017-02-01