Спиральные антенны

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СПИРАЛЬНОЙ АНТЕННЫ Содержание: Цель работы и исходные данные * Основные характеристики спиральных антенн. * Основные моменты расчёта: * Расчётные соотношения цилиндрической спирали. * Расчёт цилиндрической спиральной антенны * Коаксиальный трансформатор волновых сопротивлений передающего тракта * Уровень боковых лепестков. * Приложение * Список литературы: *

Цель работы и исходные данные Цель работы – рассчитать спиральную антенну, используя приведённые ниже в таблице данные. Параметр Значение параметра Рабочая частота 800 МГц Коэффициент усиления 30 Режим передающий - Уровень боковых лепестков -15 дБ Мощность передачи в импульсном режиме 10 кВт при скважности 100 кВт Основные характеристики спиральных антенн. Конструктивно спиральные антенны представляют собой металлическую

спираль, питаемую коаксиальной линией. Спиральные антенны принадлежат классу антенн бегущей волны и основным режимом работы антенны является режим осевого излучения. Также спиральная антенна формирует диаграмму направленности вдоль оси спирали. Основные составляющие спиральной антенны: 1.Спираль из медной трубки. 2.Сплошной экран: В качестве экрана можно применить более дешёвый алюминий; расстояние от первого витка

берут . В нашем случае - 2 см. 3.Согласующее устройство: для согласования надо применить согласующее устройство СВЧ так как входное сопротивление фидера 50 или 75 Ом, а сопротивление спирали 140 Ом; к тому же сопротивление спиральной антенны практически активное и для согласования можно применить конусообразный переход из коаксиальных линий передачи. . D 1 d 1 d 2 D 4.Питающий фидер. 5.Диэлектрический каркас: в качестве каркаса часто применяется твёрдый

пенопласт. При этом расчетные соотношения останутся неизменными т.к. диэлектрическая проницаемость пенопласта практически равна диэлектрической проницаемости воздуха. Основные моменты расчёта: Для облегчения последующих расчётов введём обозначения: Условное обозначение Расшифровка Значение С скорость света 300 (см) F рабочая частота 800 (см) L (С/F ) рабочая длина волны в свободном пространстве 36.5 (см)

D диаметр витка спирали (см) - Примечание : если длина витка спирали лежит в пределах от 0.75 l  до 3l тоиз лучение С.А. максимально вдоль оси спирали. Это основной режим работы С.А Расчётные соотношения цилиндрической спирали. Условное обозначение Расшифровка n число витков спиральной антенны a угол подъёма витка

R радиус спирали S шаг витка спиральной антенны L длина витка спирали .Развёртка витка спиральной антенны S L a 2 P R Основные соотношения следуют из рисунка: 1. L =(2 P R)+S 2. Sin a =S/L 3. l=nS 4. 2 q 0.5 = ( Ширина диаграммы направленности по половинной мощности в градусах) 5. D 0 =15 n (Коэффициент направленного действия) (Входное сопротивление (Ом))

Расчёт цилиндрической спиральной антенны Наиболее характерен режим спиральной антенны устанавливается при следующих условиях: (См) = , потому что К.П.Д в этом случае близок 100 % , так как площадь сечения спиральной антенны достаточно велика: См Шаг спирали для получения круговой поляризации См Число витков спирали (при округлении получаем витков) Радиус спирали: См Ширина диаграммы направленности:

Диаметр диска экрана принимается равным (0.9 1.1) . В нашем случае диаметр диска экрана См. Диаметр провода спирали берется порядка (0.03 0.05) В нашем случае - См Кроме того, в существующих условиях лучше взять медную трубку близкого диаметра т.к. токи высокой частоты текут лишь по поверхности металла. Входное сопротивление требует согласующего устройства к линии 75 ом

Угол подъёма спирали из Коаксиальный трансформатор волновых сопротивлений передающего тракта Если длину конусной части ( ) взять равной (в нашем случае см) этот переход работает как четвертьволновый трансформатор для согласования линии с разным волновым сопротивлением (75 Ом и 140 Ом). Волновое сопротивление конусной части линии, должно быть: 1. -волновое сопротивление конусной части перехода 2. -волновое сопротивление подводящего фидера 75

Ом 3. -волновое сопротивление спиральной антенны 4. Ом По известному волновому сопротивлению определяем отношение диаметров элементов коаксиального тракта: lg ( Ом ) • Для коаксиального устройства с воздушным заполнением и Ом отношение : • Для Ом и для Ом: Выбрав, в качестве подводящего мощность фидера РК-9-13 по допустимой предварительной мощности имеем: диаметр центральной жилы 1.35 мм.

Отсюда определяем все размеры коаксиального трансформатора: мм мм выберем равным мм тогда мм. В качестве основания спирали можно применить твердый пе