Spiral antenna näme?
Spiral antenna, şeýle hem spiral antenna diýlip atlandyrylýar, geçiriji simi ýa-da turbany üç ölçegli spirala sarmak arkaly emele getirilýän sim antennadyr. Spiralyň bir ujy adatça iýmitlendiriş liniýasynyň merkezi geçirijisine, daşky geçiriji bolsa metal topraklama tekizligine ýa-da reflektora birikdirilendir.
Onuň tapawutly geometriýasy antennanyň spiral ölçegleri bilen işleýän tolkun uzynlygynyň arasyndaky gatnaşyga baglylykda dürli radiasiýa režimlerinde işlemegine mümkinçilik berýär.
Bu režimleriň arasynda,ok boýunça režimradioýaýlym we mikrotolkun inženerçiliginde aýratyn möhümdir, sebäbi ol ugurly şöhlelenme, deňeşdirme boýunça giň geçirijilik we tegelek polýarizasiýa üpjün edip bilýär. Bu häsiýetler spiral antennalary hemra aragatnaşyklarynda, telemetriýada, yzarlamakda, kosmos aragatnaşygynda, radio astronomiýasynda we antennanyň ugrynyň üýtgemegi mümkin bolan beýleki ulanylyşlarda peýdaly edýär.
Spiral antennanyň iş ýygylygy diňe bir üýtgewsiz zolak bilen çäklenmän, eýsem, esasan, onuň tolkun uzynlygyna görä fiziki ölçegleri bilen kesgitlenýär. Şonuň üçin spiral gurluşlar VHF we UHF ulgamlary, şeýle hem ýokary ýygylykly RF we mikrotolkun ulgamlary üçin dizaýn edilip bilner.
1-nji surat. Ugurly aragatnaşyk ulgamynda ulanylýan spiral antennalaryň mysaly.
Spiral antennanyň esasy gurluşy
Adaty spiral antenna dört esasy bölekden ybarat:
- Spiral geçiriji
- Ýer tekizligi ýa-da reflektor
- RF iýmit nokady
- Mehaniki goldaw gurluşy
Spiral adatça mis simden, turbadan ýa-da başga bir geçiriji materialdan ýasalýar. Bir ujy koaksial geçiriji liniýanyň merkezi geçirijisine, koaksial daşky geçiriji bolsa elektrik taýdan topraklama tekizligine birikdirilen.
Ýerüsti tekizlik radiasiýanyň ugruny dolandyrmaga kömek edýär we antennanyň iýmitlendiriji gurluşynyň bir bölegi hökmünde hereket edýär. Amaly dizaýnlarda onuň ölçegleri impedansa, öňden arka tarapky işleýişe we netijede döreýän radiasiýa nusgasyna düýpli täsir edip biler.
Antennanyň elektrik häsiýetini birnäçe geometrik parametrler kesgitleýär:
- D — Helix diametri
- C — Bir öwrümiň çemberi
- S — Goňşy öwrümleriň arasyndaky aralyk
- N — Owrulyşlaryň sany
- α — Meýdança burçy
- L — Umumy ok boýunça uzynlyk
Çemberiň uzynlygy:
[C=\pi D]
Gapdal burçy aşakdaky ýaly beýan edilip bilner:
[\alpha=\tan^{-1}\left(\frac{S}{\pi D}\right)]
Bu parametrleri özbaşdak göz öňünde tutup bolmaz, sebäbi bir ölçegi üýtgetmek antennanyň impedansyny, polýarizasiýasyny, şöhle giňligini, güýçlendirmesini we iş ýygylygyny üýtgedýär.
2-nji surat. Spiral geçirijisi we ýer tekizligindäki reflektory bolan tipiki spiral antenna gurluşy.
Iki esasy radiasiýa režimi
Spiral antennanyň iň gyzykly aýratynlyklarynyň biri, şol bir esasy gurluşyň elektrik ölçegine baglylykda örän dürli radiasiýa nusgalaryny döredip bilmegidir.
Köp ara alnyp maslahatlaşylýan iki iş režimi:
- Adaty režim
- Ok boýunça režim
Spiral antennany saýlanyňyzda ýa-da dizaýn edeniňizde, bu iki režimiň arasyndaky tapawudy düşünmek möhümdir.
Adaty Režimli Spiral Antenna
In adaty režim, spiralyň umumy diametri we aralygy tolkun uzynlygy bilen deňeşdirilende elektrik taýdan kiçi.
Şöhlelenme, esasan, spiral okunyň ugrunda däl-de, oňa takmynan perpendikulýar gönükdirilendir. Elektromagnit hereketi gysga elektrik dipoly we kiçi halka tarapyndan döredilen meýdanlaryň utgaşmasy hökmünde düşünip bolýar.
Spiral geometriýasyna, öwrüm burçuna, iýmitlendirme tertibine we gözegçilik ugryna baglylykda, netijede ýüze çykýan polýarizasiýa çyzykly, ellips görnüşli ýa-da tegelek görnüşli käbir dizaýnlarda bolup biler.
Adaty re modeimli spirallar, adatça, ykjam bolýar, ýöne olaryň elektrik taýdan kiçi ölçegleri radiasiýa garşylygynyň deňeşdirme boýunça pes bolmagyna getirýär. Bu bolsa okly re modeimli dizaýna garanyňda radiasiýa netijeliliginiň pes bolmagyna we geçirijilik zolagynyň dar bolmagyna getirip biler.
Şonuň üçin olar antennanyň ululygy esasy çäklendirme bolanda we örän ýokary güýçlendirme talap edilmeýän mahaly peýdalydyr.
3-nji surat. Adaty re modeimli spiral antennanyň suratlandyryjy şöhlelenme nusgasy.
Oksial-režimli spiral antenna
Theok boýunça režim, käwagt ot açma režimi diýlip atlandyrylýar, ýokary öndürijilikli spiral antennalar bilen iň köp baglanyşykly konfigurasiýadyr.
Bu re inimde elektromagnit energiýa, esasan, spiralyň okunyň ugrunda şöhlelenýär we ugurly şöhle emele getirýär.
Tipiki ok boýunça dizaýn, takmynan bir tolkun uzynlygyna deňeşdirip boljak spiral aýlawyny ulanýar:
[C \takm. \lambda]
Öwrüliş aralygy köplenç şeýle bolýar:
[S \takm. 0.2\lambda \text{ to } 0.3\lambda]
takmynan dörtden bir tolkun uzynlygy umumy başlangyç nokady bolup durýar.
Köp adaty oklaýyn re inimli dizaýnlar üçin köplenç 12°–14° töweregindäki burçlar ulanylýar.
Degişli geometrik şertlerde, yzygiderli öwrülmeler arkaly döredilen meýdanlar spiral okunyň ugrunda konstruktiw birleşýär. Bu bolsa, tegelek ýa-da tegelek polýarizasiýa bilen bilelikde ugurly şöhle döredýär.
Öwrümleriň sany antennanyň işine hem täsir edýär. Öwrümleriň sanyny köpeltmek, esasan, esasy şöhleni daraltmak bilen birlikde, gönükdirijiligi we güýçlendirmegi ýokarlandyryp biler, ýöne amaly dizaýnlarda mehaniki uzynlygy, geçirijiniň ýitgisini, impedansyň gabat gelmegini we gurnama çäklendirmelerini hem göz öňünde tutmaly.
4-nji surat. Ugurly esasy şöhle bilen okly režimli spiral antennanyň şöhlelenme nusgasynyň mysaly.
Sag we çep taraplaýyn aýlawly polýarizasiýa
Ok görnüşli spiral antennanyň esasy artykmaçlyklarynyň biri onuň tegelek polýarizasiýany döretmek üçin tebigy ukybydyr.
Sargymyň ugruna we radiasiýa ugruna baglylykda, spiral aşakdakylaryň ikisini hem öndürmek üçin dizaýn edilip bilner:
- RHCP — Sag tarapdaky aýlawly polýarizasiýa
- LHCP — Çep taraply aýlawly polýarizasiýa
Aýlawly polýarizasiýa, iberiji we kabul ediji antennalaryň arasyndaky deňeşdirme ugry üýtgewsiz galyp bilmeýän mahalynda has peýdalydyr.
Mysal üçin, hemralar, kosmos gämileri, howa platformalary, aýlanýan ulgamlar we ykjam aragatnaşyk enjamlary yzygiderli ugruny üýtgedip biler. Tegelek polýarlaşdyrylan antenna aragatnaşyk ulgamynyň bu burç üýtgemesine duýgurlygyny azaldyp biler.
Polýarizasiýany deňleşdirmek henizem möhümdir. RHCP antennasy ideal ýagdaýda RHCP antennasy bilen aragatnaşyk saklaýar, LHCP antennasy bolsa adatça LHCP antennasy bilen jübütlenmelidir. Garşylykly tegelek polýarizasiýalar ep-esli polýarizasiýa ýitgisine sebäp bolup biler.
Inženerçilik bahalandyrmasy üçin,ok boýunça gatnaşyktegelek polýarizasiýa hilini suratlandyrmak üçin giňden ulanylýar. Ideal tegelek polýarizasiýa edilen tolkun ok boýunça gatnaşygy 0 dB bolýar, amaly tegelek polýarizasiýa edilen antennalar bolsa köplenç islenýän ýygylyk we burç aralygynda görkezilen ok boýunça gatnaşygyň talabyna garşy bahalandyrylýar.
Spiral antennanyň işine täsir edýän faktorlar
Spiral antennanyň hereketi onuň geometriýasy bilen berk baglanyşyklydyr.
Esasy dizaýn parametrlerine aşakdakylar girýär:
Helix aýlawy
Antennanyň adaty ýa-da ok boýunça işleýändigini kesgitlemekde aýlawyň uzynlygy bilen tolkun uzynlygynyň arasyndaky gatnaşyk uly rol oýnaýar.
Öwrüm aralygy
Aralyk goňşy öwrümlerdäki toklaryň arasyndaky faza gatnaşygyna täsir edýär we şonuň üçin şöhle ugruna, impedansa we polýarizasiýa täsir edýär.
Aýak burçy
Eğim burçy spiralyň öz okunyň ugrunda nähili tizlik bilen öňe gidýändigini görkezýär. Ol durnukly ok boýunça hereketi saklamak üçin möhüm parametrdir.
Öwrümleriň sany
Köp öwrümler, adatça, elektrik diafragmasyny artdyrýar we has ýokary ugurlylygy üpjün edip biler, ýöne olar antennanyň uzynlygyny we mehaniki çylşyrymlylygyny hem artdyrýar.
Ýerüsti Tekizlik
Reflektoryň ululygy we görnüşi öňe tarap radiasiýa görnüşine, impedansa we yza tarap radiasiýa täsir edýär.
Iýmit we impedans deňeşdirmesi
Dogry spiral ölçegleri bilen hem, impedansyň gowşak deňleşdirilmegi şöhlelenýän güýji artdyryp, antennanyň işleýşini peseldip biler. Şonuň üçin amaly dizaýnlarda gaýtaryş ýitgisini ýa-da VSWR-i radiasiýa häsiýetnamalary bilen bilelikde bahalandyrmak gerek.
Radiasiýa görnüşi we gazanç
Ok görnüşinde, spiral antenna spiral okunyň ugrunda takmynan merkezleşdirilen esasy şöhle öndürýär.
Elektrik uzynlygy we öwrümleriň sany artdygyça, esasy şöhle, umuman, daralýar we antennanyň gönükdirijiligi artýar. Gapdal bölekler hem peýda bolup biler, esasanam uzyn ýa-da optimizirlenmedik gurluşlarda.
Şonuň üçin antenna diňe güýçlendirme koeffisiýenti bilen baha berilmeli däl. Inženerler adatça birnäçe aýratynlyklary bilelikde göz öňünde tutýarlar:
- Gazanç
- Hasaplanan girdeji
- Ýarym güýç şöhle giňligi
- Ok boýunça gatnaşyk
- VSWR ýa-da gaýtaryş ýitgisi
- Öňden arka gatnaşygy
- Ýan lob derejesi
- Polýarizasiýa arassalygy
- Radiasiýa netijeliligi
Parametrleriň bu utgaşmasy antennanyň işiniň bir güýçlendirme gymmatyndan has doly suratyny berýär.
Spiral antennalaryň artykmaçlyklary
Spiral antennalar birnäçe peýdaly inženerçilik artykmaçlyklaryny hödürleýär:
- Mehaniki gurluşyň deňeşdirme boýunça ýönekeýligi
- Ok režiminde tebigy tegelek polýarizasiýa ukyby
- Peýdaly işleýiş geçirijilik ukyby
- Gowy ugur görkezijisi
- Dürli ýygylyk diapazonlary üçin ölçeklenýän geometriýa
- Çeýe RHCP ýa-da LHCP amala aşyrmak
- Aýry-aýry antennalar ýa-da antenna massiwleri üçin laýyk gelýär
Dizayn çäklendirmeleri
Şeýle hem göz öňünde tutulmaly birnäçe faktor bar:
- Oksial režimli dizaýnlar uly fiziki uzynlygy talap edip biler
- Ýokary girdeji, adatça, has köp öwrümleri we şonuň üçin has uzyn antennany talap edýär
- Öndürijilik geometrik takyklyga berk baglydyr
- Ýerüsti ölçegler radiasiýa häsiýetlerine täsir edýär
- Iýmitiň deňleşdirilmegi dogry dizaýn edilmelidir
- Mehaniki goldaw ýokary öwrümlerde has möhüm bolýar
- Garşylykly tegelek polýarizasiýa duýgurlary ýokary polýarizasiýa gabat gelmezliginiň ýitgisini döredip biler
Tipik ulanylyşlar
Spiral antennalary RF ulgamlarynyň giň görnüşinde tapyp bolýar, şol sanda:
- Sputnik aragatnaşygy
- Kosmos gämisiniň telemetriýasy we yzarlaýyş
- Ýerüsti stansiýa aragatnaşygy
- Radio astronomiýasy
- Howa we aerokosmos aragatnaşyk ulgamlary
- RF telemetriýasy
- Ugurly VHF we UHF baglanyşyklary
- Uzakdan duýdurma
- Antennanyň ölçegleri we barlaglary
- Töweregi polýarizasiýa tejribeleri
- Aragatnaşyk ulgamyny synagdan geçirmek
RF inženerçiliginde spiral antennalaryň näme üçin möhümdigi
Spiral antenna antennanyň geometriýasynyň elektromagnit hereketini nähili dolandyrýandygynyň ajaýyp mysalydyr.
Inženerler aýlawyň uzynlygy, aralyk, öwrümleriň sany ýaly parametrleri üýtgetmek arkaly kiçi giň radiatordan ugurly tegelek polýarizirlenen antenna geçip bilerler.
Fiziki geometriýa bilen elektrik öndürijiliginiň arasyndaky bu gatnaşyk, tegelek polýarizirlenen buýnuz antennalary, antenna massiwleri, hemra antennalary, giň zolakly ölçeg antennalary we mikrotolkun aragatnaşyk ulgamlary ýaly has ösen antenna tehnologiýalaryny öwrenende hem möhümdir.
RF MISO RF synaglary, aragatnaşyk, radar, antenna ölçegleri we ulgam integrasiýa ulgamlary üçin antennalary we mikrotolkunly komponentleri işläp düzýär. Spiral antenna ýaly esasy antenna gurluşlaryny düşünmek inženerlere ýygylyk diapazony, güýçlendirme, polýarizasiýa, ok boýunça gatnaşyk, şöhle giňligi, VSWR we radiasiýa nusgasy ýaly möhüm parametrleri has gowy baha bermäge kömek edýär.
Antenler barada has giňişleýin maglumat almak üçin şu ýere giriň:
Ýerleşdirilen wagty: 2026-njy ýylyň 7-nji awgusty
