Вести - Спирална антена: Идеалан избор за широкопојасну кружну поларизацију

АСпирална антенаје типичан пример жичане антене, коју карактерише спирална структура. То је широкопојасна антена погодна за VHF и UHF опсеге.

Спирална антена ради у фреквентном опсегу од приближно 30 MHz до 3 GHz, првенствено покривајући VHF и UHF опсеге.

Конструкција и принципи рада спиралне антене

Спирална антена се формира намотавањем проводника у спирални облик и његовим повезивањем са уземљењем преко напајајућег вода. Са једноставном структуром, она природно генерише кружно поларизоване таласе и широко се користи у ванземаљским комуникацијама као што су сателитски релејни системи.

Горња слика приказује систем спиралних антена који се користи за сателитске комуникације. Такве антене обично захтевају доста простора за инсталацију на отвореном.

Спирална антена се састоји од калема дебеле бакарне жице или цеви обликоване у спиралу, који ради заједно са равном металном уземљеном плочом. Један крај спирале је повезан са централним проводником коаксијалног кабла, док је спољни проводник причвршћен за уземљену плочу.

Горња слика илуструје структуру спиралне антене, са детаљним приказом њених компоненти.

Карактеристике зрачења спиралне антене првенствено су одређене пречником спирале, размаком између намотаја (кораком) и углом нагиба.

Угао нагиба је дефинисан као угао између тангенте на спиралу и равни нормалне на осу спирале, а дат је са:

Где:

•D је пречник спирале

• S је корак (размак од центра до центра између суседних намотаја)

•α је угао нагиба

Режим рада

Спиралне антене раде у два основна режима:

• Нормални режим (такође познат као режим нормалног зрачења)

• Аксијални режим (такође познат као режим крајњег пламена или режим зрачења снопа)

Сваки режим је детаљно описан у наставку.

У нормалном режиму зрачења, зрачено поље је нормално на осу хеликса, а зрачени талас је кружно поларизован. Овај режим се постиже када су димензије хеликса мале у односу на таласну дужину. У овом случају, карактеристике зрачења спиралне антене могу се сматрати комбинацијом кратке диполне антене и петљасте антене.

Горња слика илуструје дијаграм зрачења спиралне антене која ради у нормалном режиму.

Овај режим је одређен пречником спирале D и размаком између намотаја S. Недостаци овог режима рада укључују ниску ефикасност зрачења и уски пропусни опсег; стога се ретко користи у практичним применама.

Аксијални режим

У аксијалном режиму зрачења, зрачено поље показује карактеристике крајњег пламена дуж осе хеликса, а зрачени талас је кружно или скоро кружно поларизован. Овај режим се постиже када се обим хеликса повећа на ред величине једне таласне дужине (λ), а размак између завоја је приближно λ/4. Под овим условима, дијаграм зрачења је широк дуж осе са усмереним карактеристикама, а бочни режњеви се појављују под угловима помереним од осе.

Горња слика илуструје дијаграм зрачења спиралне антене која ради у аксијалном режиму.

Када је антена пројектована за десно кружно поларизоване (RHCP) таласе, она неће примати лево кружно поларизоване (LHCP) таласе и обрнуто. Овај режим рада је једноставан за имплементацију и чешће се користи у практичним применама.

Главне предности спиралне антене су следеће:

• Једноставна структура и лак дизајн

• Висока усмереност

• Широк пропусни опсег

• Способан за кружну поларизацију

• Погодно за HF и VHF опсеге

Главне примене спиралне антене су следеће:

• За пренос и пријем VHF сигнала користе се једноструке спиралне антене или њихови низови

• Широко се користи у сателитским и свемирским комуникационим системима

• Примењује се у телеметријским везама између балистичких ракета, сателита и земаљских станица

•Користи се за успостављање комуникације између Месеца и Земље

• Такође игра важну улогу у применама радиоастрономије