Uudised - Spiraalantenn: ideaalne valik lairiba ringpolarisatsiooni jaoks

ASpiraalantennon tüüpiline traatantenni näide, mida iseloomustab spiraalne struktuur. See on lairibaantenn, mis sobib VHF- ja UHF-sagedusaladele.

Spiraalantenn töötab sagedusalas umbes 30 MHz kuni 3 GHz, hõlmates peamiselt VHF- ja UHF-sagedusalasid.

Spiraalantenni ehitus ja tööpõhimõtted

Spiraalantenn moodustatakse juhi spiraalseks kerimise ja selle toiteliini kaudu maandustasandiga ühendamise teel. Lihtsa konstruktsiooniga tekitab see loomulikult ringpolariseeritud laineid ja seda kasutatakse laialdaselt maavälise side, näiteks satelliitide releesüsteemides.

Ülaltoodud joonisel on kujutatud satelliitsides kasutamiseks mõeldud spiraalantennisüsteemi. Sellised antennid vajavad tavaliselt palju välistingimustes paigaldamise ruumi.

Spiraalantenn koosneb jämedast vasktraadist või -torust, mis on spiraalikujuliselt ühendatud lameda metallmaaplaadiga. Spiraali üks ots on ühendatud koaksiaalkaabli keskjuhiga, välimine juht aga maaplaadiga.

Ülaltoodud pilt illustreerib spiraalantenni struktuuri koos selle komponentide detailse vaatega.

Spiraalantenni kiirgusomadused määratakse peamiselt spiraali läbimõõdu, keerdude vahelise kauguse (sammu) ja sammunurga järgi.

Sammunurk on defineeritud kui nurk spiraali puutuja ja spiraali teljega risti oleva tasapinna vahel ning see on antud järgmise valemiga:

Kus:

•D on spiraali läbimõõt

• S on samm (külgnevate keerdude vaheline kaugus keskpunktide vahel)

•α on kaldenurk

Töörežiim

Spiraalantennid töötavad kahes peamises režiimis:

• Tavaline režiim (tuntud ka kui risti asetseva kiirguse režiim)

• Aksiaalne režiim (tuntud ka kui lõpptule režiim või kiirekiirguse režiim)

Iga režiimi kirjeldatakse allpool üksikasjalikumalt.

Tavapärases kiirgusrežiimis on kiiratav väli spiraali teljega risti ja kiiratav laine on ringpolariseeritud. See režiim saavutatakse siis, kui spiraali mõõtmed on lainepikkuse suhtes väikesed. Sellisel juhul võib spiraalantenni kiirgusomadusi pidada lühikese dipoolantenni ja silmusantenni kombinatsiooniks.

Ülaltoodud joonis illustreerib spiraalantenni kiirgusmustrit normaalrežiimis.

Selle režiimi määravad spiraali läbimõõt D ja keerdude vahe S. Selle töörežiimi puudusteks on madal kiirgustõhusus ja kitsas ribalaius, mistõttu seda kasutatakse praktilistes rakendustes harva.

Aksiaalne režiim

Aksiaalses kiirgusrežiimis on kiiratud väljal spiraali telje suhtes otstule karakteristikuid ning kiiratav laine on ringpolariseeritud või peaaegu ringpolariseeritud. See režiim saavutatakse, kui spiraali ümbermõõtu suurendatakse ühe lainepikkuse (λ) suurusjärku ja keerdude vahe on ligikaudu λ/4. Nendes tingimustes on kiirgusmuster teljel lai, suunatud karakteristikutega ja külghõlmad ilmuvad teljest nihutatud nurga all.

Ülaltoodud joonis illustreerib aksiaalrežiimis töötava spiraalantenni kiirgusmustrit.

Kui antenn on konstrueeritud parempoolse ringpolarisatsiooniga (RHCP) lainete jaoks, siis see ei võta vastu vasakpoolse ringpolarisatsiooniga (LHCP) laineid ja vastupidi. Seda töörežiimi on lihtne rakendada ja seda kasutatakse sagedamini praktilistes rakendustes.

Spiraalantenni peamised eelised on järgmised:

• Lihtne struktuur ja lihtne disain

• Kõrge suunatundlikkus

• Lai ribalaius

• Võimeline ringpolarisatsiooniks

• Sobib HF- ja VHF-sagedusaladele

Spiraalantenni peamised rakendused on järgmised:

• VHF-signaali edastamiseks ja vastuvõtmiseks kasutatakse üksikuid spiraalantenne või nende massiive.

• Laialdaselt kasutatav satelliit- ja süvakosmosesondide sidesüsteemides

• Rakendatakse ballistiliste rakettide, satelliitide ja maapealsete jaamade vahelistes telemeetriaühendustes

• Kasutatakse Kuu ja Maa vahelise side loomiseks

• Mängib olulist rolli ka raadioastronoomia rakendustes