Дипломная работа: Спиральные антенны

Равноугольная спираль (рис. 1.3.1) строится в полярных координатах по уравнению

(1.3.1)

где — радиус-вектор в начале спирали (); а — коэффициент, определяющий степень увеличения радиус-вектора с увеличением полярного угла .

Двухзаходная спираль образуется двумя проводниками или щелями, но в отличие от архимедовой спиральной антенны толщина их непостоянна и возрастает с увеличением угла . Пусть начальный радиус-вектор на внутренней границе 1-го проводника равен и на внешней. Тогда уравнениями граничных спиралей являются

(1.3.2)

. (1.3.3)

Для оценки диапазонности логарифмической спирали исследуем зависимость отношения от угла . Числитель дроби ,а так как ,

то знаменатель дроби и искомое отношение ,(1.3.4)

где . Следовательно, изменение длины волны вызывает толькосмещение активной области спирали на некоторый угол, а отношение и направленное действие антенны от этого не меняются.Если бы спираль была бесконечной, то диапазонность антенны была безграничной, но реальная антенна имеет конечную

длину и эффективно работает в ограниченном, хотя и очень широком диапазоне волн ,причем определяется максимальной длиной спирали, а — минимальными размерами узла питания.

4.3. Логарифмическая спираль работает в режиме бегущих волн (вследствие излучения ток затухает к концу спирали), и ее входное сопротивление Ом.

Рис.1.3.2. Щелевая плоская логарифмическая спиральная антенна

Типовая щелевая логарифмическая спираль (рис. 6) имеет максимальную длину ветви 42,3 см, начальный радиус 0,51 см и коэффициент = 0,303. Антенна излучает волны с вращающейся поляризацией в диапазоне см и не превышает двух при питании спирали от 50-Ом коаксиального кабеля. Параметры антенны находятся в допустимых пределах даже при двадцатикратном изменении длины волны.

1.4 Коническая спиральная антенна

Коническая спиральная антенна (рис.1.4.1) состоит из двух металлических полосок, расположенных на поверхности конуса θ=θ₀ , конфигурация которых дается уравнением

θ=180⁰

θ=0

Рис.1.4.1 Коническая спиральная антенна

Угол между радиусом и касательной к спирали равен arctgа . Таким образом, плоская спираль есть частный случай конической при θ = 90⁰ .

В случае конуса можно говорить о самодополнительной структуре, имея в виду идентичность участков поверхности конуса, покрытых полоской и свободных от нее. Положение тех и других отличается на угол поворота 90⁰ ; иначе говоря, ширина ветви δ на рис.1 равна 90⁰ . Оказывается, что самодополнительная структура обеспечивает наилучшую диаграмму направленности. Переход к конической форме позволяет выявить одну важную особенность спиральных антенн, которая не могла быть обнаружена при плоской форме спирали: излучение происходит за счет волны, перемещающейся внутрь по направлению к внешней спирали.

Глава 2. Свойства спиральных антенн

2.1 Спиральные антенны и виды волн в них

Спиральныеантенны являются слабо - и средненаправленнымиширокополосными антеннами эллиптической и управляемой поляризации. Они применяются в качестве самостоятельных антенн, облучателей зеркальных и линзовых антенн, возбудителей волноводно-рупорпых антенн эллиптической и управляемой поляризации, элементов антенных решеток.

Спиральные антенны --это антенны поверхностных волн. По виду спирали ''направителя" ( замедляющейсистемы) и способу обеспечения работы в широком диапазоне частот их можно разделить на:

---цилиндрические регулярные, у которых геометрические параметры (шаг, радиус, диаметр провода) постоянны по всей длине и широкополосность обусловлена наличием дисперсии фазовой скорости;

--эквиугольные или частотно-независимые (конические, плоские);