螺旋天线
螺旋天线属于类“频率无关天线。这些天线有一个非常大的的 带宽。 相对带宽 可以像30:1高。 这意味着,如果较低的频率为1 GHz,天线仍然可以在频段在30 GHz(这意味着性能好), 和每一个频率之间。 螺旋天线通常是圆偏振光。 螺旋天线的辐射模式通常有一个峰值辐射方向垂直的平面 螺旋(宽边辐射)。半功率波束宽度(HPBW)大约是70-90度。 螺旋天线被广泛应用于国防工业,遥感应用, 宽带天线,不占用太多的空间是必要的。 螺旋天线阵列用于在1-18 GHz范围内的军用飞机。 螺旋天线的其它应用包括全球定位系统,它有利于 RHCP(右手圆极化)天线。 对数周期螺旋天线1954年,埃德温Turnur开始改变一个偶极天线。离开偶极子天线,双臂伸直, 他缠对方, 形成一个螺旋。这是螺旋天线开始。 使用简单的极坐标,我们可以定义一个螺旋天线的武器 和极地功能。对数周期螺旋天线,又称等角螺旋天线, 极地函数中定义的每个手臂:
在方程[1], 是一个常数,它控制的螺旋天线的初始半径。参数“a” 控制螺旋的速度 天线耀斑或增长,事实证明。方程[1] 简单的状态,螺旋天线半径呈指数增长,事实证明。在图1中,积 平面数周期螺旋天线。
图1。数周期螺旋天线的“C”= 1,“a”= 0.1. 图1的平面螺旋天线将流入和流出的屏幕的峰值辐射方向 (舷侧或垂直平面螺旋,在这两种 正面和背面)。 图1螺旋天线辐射右手将圆极化(RHCP) 领域的屏幕,和左手圆极化(LHCP) 到屏幕的领域。可确定的圆偏振光领域意识领域的方向放置在你的拇指和冰壶 在螺旋天线的方向(如果你的手指卷曲的正确方法,用你的右手,然后是RHCP,否则,它是LHCP)你的手指。 参数影响螺旋天线的辐射包括: 1。总长度的螺旋,或外半径 () - 这就决定了螺旋天线的最低操作频率。最低工作 螺旋天线的频率 通常近似时发生的波长等于螺旋周长:
2。耀斑率(“a”) - 螺旋角生长的速率是耀斑率。如果实在是太小,螺旋 是紧紧包裹在自己周围。在这种情况下,它的行为更像是一个电容器,与密切 加上导线,给穷人的辐射。如果 耀斑率过小,更像是一个螺旋行为 偶极子,因为它不环绕本身。一个常用的值是“a”=0.22。 3。饲料结构 - 饲料必须 巴伦控制 使螺旋无论是手臂上的平衡电流。一个常用的螺旋天线的巴伦 是无限的巴伦。 更重要的是,饲料结构决定了工作频段的高端。 有多紧密,你可以用螺旋本身 多小的波长可以将适合你的螺旋仍然保持螺旋天线操作。 螺旋天线的最高频率 工作频段时,会发生 最内层半径的螺旋(螺旋开始后,饲料结构)等于λ/4(四分之一波长)。也就是说, 最高频率可确定从内半径 ( 在公式 [1]):
4。匝数(N) - 螺旋的圈数也是一个设计参数。 实验发现,用螺旋 至少有一个半转3圈工作做好了,就是一个很好的数字与1.5轮流。 螺旋天线的辐射发生时,旋臂的电流相。 由于螺旋风从中心向外, 每个频率(波长)的电流添加建设性的,并产生辐射,会存在一些地区。 这种辐射 删除螺旋天线上的电流的能量;作为一个结果,幅度 目前的死亡与距离从螺旋 天线。因此,当前的小螺旋天线反射。 如何迅速增加的幅度的电流减小 远离中心的螺旋是螺旋天线的几何形状的功能。 要furthur减少反射的螺旋 (这将降低整体天线的效率和带宽) 有时阻性负载 适用于螺旋年底保持目前在旋臂年底的反映。
缝隙天线的阻抗 - 贝比芮的原理要估计的螺旋天线的阻抗,我们可以回顾贝比芮的的原则,这是方面的讨论 缝隙天线。请注意,对数周期螺旋天线和它的 双表面是相同的。也就是说,如果我们数周期螺旋旋转90度,我们得到确切的形状相同,这是双螺旋 天线。这种独特的财产是指有一个很好的结果。由于两个相同的形天线的阻抗也必须 是相同的,我们可以从阻抗贝比芮的原则:
也就是说,对数周期螺旋天线的约188欧姆的理论阻抗。 螺旋天线的实际实现的阻抗 往往是在100-150欧姆的范围内,低于这一标准。
辐射模式对数周期螺旋天线的辐射模式大约是:
这种模式有两个相等的辐射峰,都痛批平面螺旋天线 (Z =0平面,或X - Y平面在于)。一个峰值以上 平面螺旋天线和其他下文。螺旋天线具有圆极化超过 beamwdith宽,往往是一样宽角地区 。 这是一个非常广泛的波束圆极化的,这是一个 螺旋天线非常有用的功能,使。
阿基米德螺旋天线另一种常见的平面螺旋天线类型被称为阿基米德螺旋天线。 每个阿基米德螺旋臂是由方程定义:
方程[6]“R”的天线半径的增加而线性与角度 。 参数“A”是根本 一个常数,控制率在螺旋耀斑。 阿基米德螺线作为第一第二的手臂,但180度旋转。 公式阿基米德螺旋曲线[6],如图2所示:
图2。阿基米德螺旋天线, "a" = 0.1. 在图2中,我们有两个武器的阿基米德螺旋天线火炬中心,如方程[6]中定义。 饲料中的天线 (电压源),是直接放在跨之间的螺旋的两个武器 - 积极的一只手臂和饲料的负面 第二旋臂。
背腔缝隙天线所述的缝隙天线以前一直平面缝隙天线。 如前所述,他们常用的飞机或其他金属的支持对象。 因此,它是理想的设计缝隙天线是由一些金属腔支持。 这株螺旋天线,从它的背后是什么,使IT 可安装在对象上,而不必担心关于重新调整天线。 背腔槽有两种类型。首先是一个简单的金属后盾 从螺旋中分离出来,通过一定的距离或深度,“D”。这金属 支持将导致进入空腔的辐射场的反射。 因此,他们往往可以取消行驶痛批领域 平面螺旋天线。如果深度“D”是相对较小的波长,或 一个半波长的整数倍,反映的领域 将倾向于取消螺旋天线领域向前行驶, 从而导致贫困辐射。因此,做一个金属的背腔螺旋 将工作,但会减少螺旋天线宽带特性。 另一种方法是使用吸音材料,背腔螺旋天线。 在这种情况下,从腔反射 被衰减,因此,没有破坏性的干扰,因此,螺旋 天线将保持其宽带特性。这趋于下降 天线效率 螺旋天线,因为大约一半的辐射功率应吸收(旅游等领域的进入型腔)。 然而,这方面的损失 效率是约3分贝,这往往是容忍。
施工简单,阿基米德螺旋天线
在本节中,我将讨论简单的平面螺旋天线的建设。 首先,这里有一些螺旋天线模式,可以打印出 如果你想创建自己的螺旋天线: 我开始与阿基米德螺旋天线的打印。 然后我用了两个大约15英寸长的同轴电缆:
我开始配合饲料同轴电缆,和总结,对中心的螺旋 (这将是旋臂1)。重要的是有相同的旋臂 材料和形状,以保持目前的平衡。因此,我养活中心 第二外层屏蔽馈电缆导体(旋臂1) 同轴电缆(旋臂2)。然后,我包旋臂2沿着第二条道路 螺旋天线(绿线)在上面的阿基米德形象。然后,我 简单地使用磁带,以确保在地方的天线。这就是它!我们有 我们的螺旋天线,与喂养同轴连接电缆所示:
请注意,我们作为一个臂螺旋天线的馈电缆本身,使得 无限巴伦。用网络分析仪(VNA)测量VSWR是如图3所示:
图3。螺旋天线的VSWR如上所示。 在图3的VSWR是不是特别好匹配(略小于50%,在整个频段失配损耗)。然而, VSWR是相当稳定,这是一种理想的宽带天线的财产。此的VSWR 天线可以通过优化改进 饲料结构,增加圈数和优化的形状(如何快速的螺旋 风,或使用对数周期螺旋形)。 然而,这是相当不错了5分钟的天线。天线的效率,如图4所示:
图4。建螺旋天线的效率。 效率仍然相当稳定,在约-5分贝整个波段。 随着失配损耗大约为-3 dB,似乎有 与结构本身的损失约2分贝。因此,有一个很好的 优化量可能出现改善 螺旋天线的性能。然而,图4显示了这种天线是 一个体面的散热器.
天线教程(首页) Antennas (English)
,为2009-2011年。 |