Курсовая работа: Расчёт спиральной антенны круговой поляризации

По известному волновому сопротивлению можно определить отношение диаметров элементов коаксиального тракта:

(26))

lg ( ?? )

Для коаксиального устройства с воздушным заполнением и Ом отношение .

2. Описание конструкции антенны и АФР на ее раскрыве

Основным режимом работы антенны является режим осевого излучения, при котором формируется диаграмма направленности (далее ДН) вдоль оси спирали.

Спиральная антенна состоит из следующих составных частей:

Рисунок 3.1 - Общий вид антенны

На рисунке 3.1 показано: 1 - спираль из медной трубки, 2 - диэлектрический каркас, 3 - металлический сетчатый экран, 4 - согласующее устройство, 5 - питающий фидер.

В данном случае для изготовления антенны лучше взять медную трубку, для облегчения конструкции, т.к. токи высокой частоты текут лишь по поверхности металла.

В качестве каркаса можно применить твёрдый пенопласт. При этом расчетные соотношения останутся неизменными т.к. пенопласт однороден в азимутальном и продольном направлениях, а его диэлектрическая проницаемость практически равна диэлектрической проницаемости воздуха.

Для уменьшения заднего излучения мы применяем экран, который в ДМВ диапазоне делается из металлической сетки [1].

Расчет характеристик и параметров спиральной антенны, естественно не может быть сделан с учетом всех её конструктивных элементов и особенностей распределения в ней тока. Поэтому применяется упрощенная модель спирали при условии, что осевая длина больше 0.5l, а отражение волны тока от свободного конца спирали невелико (условия выполняются при работе антенны в режиме бегущей волны). Исследования показывают, что в этом случае реальная спиральная антенна может быть заменена отрезком регулярной спирали с равномерным по амплитуде и линейным по фазе распределением тока вдоль оси захода (рисунок 3.2). [1]:

Рисунок 3.2 – АФР антенны

Рисунок 3.3 – Развертка спирали

где l= c/f, где c - скорость света, f - рабочая частота, n - число витков спирали, a - угол подъёма витка, R - радиус спирали, S - шаг витка спирали, L - длина витка спирали, l – длина всейспирали.

Таким образом, расчётные соотношения для цилиндрической спирали:

sin(a) = S/L

l = nS

получены в соответствии с рисунком 3.3.

, тогда

Зная требуемый коэффициент направленного действия, можно рассчитать длину антенны

Шаг спирали рассчитывается по формуле

Число витков спирали рассчитываем через длину и шаг спирали

Длину витка спирали, при которой излучение максимально вдоль оси нужно выбрать из интервала

[6]

Радиус спирали находим из соотношения (27)

Угол подъёма спирали находим из (28)