Вести - Хеликална антена: Идеален избор за широкопојасна кружна поларизација

АСпирална антенае типичен пример за жична антена, карактеризирана со својата спирална структура. Станува збор за широкопојасна антена погодна за VHF и UHF опсези.

Спиралната антена работи во фреквентен опсег од приближно 30 MHz до 3 GHz, покривајќи ги првенствено VHF и UHF опсезите.

Конструкција и принципи на работа на спирална антена

Спиралната антена се формира со намотување на проводник во спирална форма и негово поврзување со заземјувачка рамнина преку напојувачка линија. Со едноставна структура, таа природно генерира кружно поларизирани бранови и е широко користена во вонземски комуникации како што се сателитските релејни системи.

Сликата погоре прикажува систем на спирални антени што се користи за сателитски комуникации. Ваквите антени обично бараат доволно простор за инсталација на отворено.

Спиралната антена се состои од намотка од дебела бакарна жица или цевка обликувана во спирала, која работи заедно со рамна метална заземјувачка рамнина. Едниот крај на спиралата е поврзан со централниот проводник на коаксијалниот кабел, додека надворешниот проводник е прикачен на заземјувачката рамнина.

Сликата погоре ја илустрира структурата на спирална антена, со детален преглед на нејзините компоненти.

Карактеристиките на зрачењето на спиралната антена првенствено се одредуваат од дијаметарот на спиралата, растојанието меѓу навивките (чекор) и аголот на чекорот.

Аголот на наклон е дефиниран како агол помеѓу тангентата на спиралата и рамнината нормална на оската на спиралата, и е даден со:

Каде:

•D е дијаметарот на спиралата

• S е наклонот (растојание од центар до центар помеѓу соседните вртења)

• α е аголот на наклон

Режим на работа

Спиралните антени работат во два основни режима:

• Нормален режим (исто така познат како нормален режим на зрачење)

• Аксијален режим (исто така познат како режим на крајно палење или режим на зрачење на сноп)

Секој режим е детално опишан подолу.

Во нормален режим на зрачење, зраченото поле е нормално на оската на хеликсот, а зрачениот бран е кружно поларизиран. Овој режим се постигнува кога димензиите на хеликсот се мали во однос на брановата должина. Во овој случај, карактеристиките на зрачењето на хеликсот на антената може да се сметаат како комбинација од кратка диполна антена и јамкаста антена.

Горенаведената слика го илустрира моделот на зрачење на спирална антена што работи во нормален режим.

Овој режим е определен од дијаметарот на спиралата D и растојанието помеѓу навивките S. Недостатоците на овој режим на работа вклучуваат ниска ефикасност на зрачење и тесен пропусен опсег; затоа, ретко се користи во практични апликации.

Аксијален режим

Во аксијалниот режим на зрачење, зраченото поле покажува карактеристики на крајниот оган по должината на оската на хеликсот, а зрачениот бран е кружно или речиси кружно поларизиран. Овој режим се постигнува кога обемот на хеликсот е зголемен до редот на една бранова должина (λ) и растојанието помеѓу свиоците е приближно λ/4. Под овие услови, шемата на зрачење е широка по должината на оската со насочни карактеристики, а страничните лобуси се појавуваат под агли поместени од оската.

Горенаведената слика го илустрира моделот на зрачење на спирална антена што работи во аксијален режим.

Кога антената е дизајнирана за десно кружно поларизирани (RHCP) бранови, таа нема да прима лево кружно поларизирани (LHCP) бранови и обратно. Овој режим на работа е лесен за имплементација и почесто се користи во практични апликации.

Главните предности на спиралната антена се следниве:

• Едноставна структура и лесен за дизајнирање

• Висока насоченост

• Широк пропусен опсег

• Способност за кружна поларизација

• Погодно за HF и VHF опсези

Главните примени на спиралната антена се следниве:

• Еднонасочните спирални антени или нивните низи се користат за пренос и прием на VHF сигнали

• Широко се користи во сателитски и вселенски комуникациски системи

• Применето во телеметриски врски помеѓу балистички ракети, сателити и земски станици

• Се користи за воспоставување комуникација помеѓу Месечината и Земјата

• Исто така, игра важна улога во апликациите на радиоастрономијата