і напрямку головного максимуму також бувають не жорстка. Допускається рівень бічних пелюсток, що досягає 30% по полю, і зміна напряму головного максимуму до 10% від 2? 0,5.
У переважній більшості випадків спіральні антени збуджуються коаксіальної лінією. Тому по частотному діапазону область їх застосування на довгих хвилях обмежена гранично допустимими габаритами, а на коротких - досяжною точністю виготовлення і технологічністю конструкції, високочастотним межею робочого діапазону коаксіальних кабелів і можливістю реалізації потрібної форми переходу від живильного коаксіального фідера до гілок спіральної структури.
Характеристики та параметри спіральних антен
Геометричні розміри
Одна з можливих схем спіральної антени наведена на рис.3. Антена характеризується діаметром спіралі D, довжиною витка L, кроком спіралі S, кутом спіралі?. Антена збуджується за допомогою коаксіального кабелю, внутрішня жила якого з'єднується зі спіраллю, а зовнішня - з рефлектором, виконаним зазвичай у вигляді диска діаметром d е.
Спіраль зображена на цьому малюнку спрощено. Діаметр спіралі D (см) може бути розрахований по відношенню до частоті f (МГц) за формулою:
(1)
Співвідношення справедливо для кругової поляризації, яка має місце, коли загальна довжина провідника в одному витку дорівнює 1 ?, що відповідає діаметру витка, рівному приблизно 0,31 ?. Знаючи діаметр витка, його периметр визначається зі співвідношення.
До важливих конструктивних розмірах спіральної антени відноситься також кут підйому спіралі, який може змінюватися в межах від 6? до 24 ?, однак на практиці кут підйому вибирають рівним 14 ?, так як при цьому антена має оптимальні електричні параметри. З розгортки витка спіральної антени (рис.3) цей кут можна визначити за співвідношенням, де відстань між витками S визначається за співвідношенням (для отримання оптимальних електричних параметрів), а довжина витка L може бути розрахована по теоремі Піфагора.
Діаметр дискового рефлектора вибирається невеликим, але завжди більше 0,5? , Так як при цьому вхідний опір спіральної антени при підключенні рефлектора змінюється незначно. Найбільш часто діаметр рефлектора вибирається рівним подвоєному значенню діаметру витка спіральної антени, тобто 0,62?. Рефлектори можуть бути як дисковими, так і квадратними. У діапазоні дециметрових хвиль рефлектори можна виготовляти з жерсті, а в діапазоні УКХ рефлектори виготовляються таким чином, як показано на рис.4.
Відстань між рефлектором і спіраллю доцільно вибирати 0,13?. Щодо частоти f (МГц), ця відстань А (см) може бути певно за формулою:
(2)
Власні хвилі спіральної антени
У спіральної антені залежно від її електричних параметрів можуть порушуватися різні типи хвиль. Розглянемо графіки на рис.5, а. Горизонтальна вісь цього графіка відповідає спіральної антени, виконаної у вигляді довгої лінії, тобто в даному випадку периметр витка спіралі С?=0. вертикальна вісь відповідає іншому граничному нагоди спіральної антени, а саме - петлі з кроком S?=0. реальні спіральні антени, у яких ні крок, ні периметр витка не рівні нулю, мають характеристики, відповідні кінцевим значенням параметрів С? і S ?. З графіка випливає, що існують окремі області, що визначаються співвідношенням параметрів С? і S ?, в яких виникають різні власні хвилі, яким властиві різні діаграми спрямованості. Області, що відповідає власній хвилі T0R0, відповідає діаграма спрямованості, аналогічна діаграмі спрямованості короткого диполя. Області T1R1 відповідає збудження сповільненій хвилі, якій властива діаграма спрямованості, наведена праворуч на рис.5, б. Подальше збільшення довжини витка спіралі призводить до утворення нового типу хвилі в спіралі і діаграмі спрямованості, показаної в середині рис.5, б.
Рис. 5. Власні хвилі спіральних антен: а - області виникнення різних власних хвиль;
б - діаграми спрямованості спіральних антен з різними власними хвилями.
На характер випромінювання спіральної антени найбільший вплив робить фазовий співвідношення між сусідніми витками спіралі. Так, наприклад, хвилю T0 характеризує невеликий фазовий зсув між струмами в сусідніх витках спіралі. Для хвилі T1 характерно відміну на 360? фази струмів на сусідніх витках. Для хвилі T2 фаза збудження струму двічі міняється тільки на одному витку спіралі (рис.6). На практиці застосовуються в основному спіральні антени, в яких використовуються хвилі T0 і T1.
У порівнянні з дипольними антенами, у спіральних антен розміри є менш критичними. Без особливих погіршень параметрів антени можна змінювати периметр витка спіралі в межах від 0,8? до 1,4 ?, а к...
