Передавальні спіральні антени

	Завантажити реферат: Передавальні спіральні антени

1. Введення

Спіральні антени (далі СА) відносяться до антени хвилі, що біжить, і є металевою спіралью, що живиться коаксіальною лінією.

Основним режимом роботи антени є режим осьового випромінювання. С.А. формує діаграму спрямованості (далі Д.М.) вздовж осі спіралі

Введемо позначення:

L-робоча довжина хвилі у вільному просторі

L=С/F,де З-швидкість світла, F-робоча частота

L=300/800=36.5(см)

D-діаметр витка спіралі (см)

Якщо довжина витка спіралі лежить у межах від 0.75l до 1.3l, то випромінювання С.А. максимально вздовж осі спіралі. Це основний режим роботи С.А.[л.2.стр307]

Розрахункові співвідношення циліндричної спіралі.

n-число витків С.А.

a-кут підйому витка

R-радіус спіралі

S-крок витка С.А.

L-довжина витка спіралі

Основні співвідношення:

2 2 2

L = (2PR) + S {1}

Sina=S/L {2}

l=nS {3}

випливають із малюнка 3.

Ширіна Д.М. по половинній потужності виражається в градусах

2q_0.5=(4)
[л.3.стр323]

Коефіцієнт спрямованої дії

D₀=15n (5)

Вхідний опір

(Ом) (6)

2.Расчет циліндричної С.А. [л.3.стр321]

Найбільш характерний режим С.А., який встановлюється, коли:

(Див)

-Приймемо рівним Т.к.

К.П.Д у разі буде близький 100 % при досить великий площі перерізу С.А.

Див

Крок спіралі для одержання кругової поляризації [л.1.стр235]

Див

Число витків спіралі

округляємо виткам

Радіус спіралі (1) Див

Ширіна Д.М. за формулою (4)

Діаметр диска екрана приймається рівним (0.91.1) [л.1.стр237]

У нашому випадку діаметр диска Див.

Діаметр дроту спіралі береться до порядку (0.030.05)

. Див

У разі краще взяти мідну трубку близького діаметра т.к. струми високої частоти течуть лише на поверхні металу.

Вхідний опір вимагає узгоджувального пристрою до лінії 75 ом

Кут підйому спіралі (2)

3.Конструкція та харчування С.А.

С.А. складається з наступних складових частин:

1.Спіраль із мідної трубки.

2.Суцільний екран.

3.Узгоджуючий пристрій.

4. Живлячий фідер.

5.Діелектричний каркас.

Як каркас можна застосувати твердий пінопласт. У цьому розрахункові співвідношення залишаться постійними т.к. діелектрична проникність пінопласту практично дорівнює діелектричної проникності повітря.

Як екран можна застосувати більш дешевий алюміній. Відстань від першого витка беруть . У разі 2 див.

Оскільки вхідний опір фідера 50 або 75 Ом, а опір спіралі 140 Ом, для узгодження треба застосувати узгоджувальне пристрій НВЧ. Оскільки опір С.А. практично активне, то узгодження можна застосувати конусоподібний перехід (рис.4) з коаксіальних ліній передачі.

Рис.4.Коаксіальний трансформатор хвильових

опорів передавального тракту

Якщо довжина конусної частини () взяти рівною (у нашому випадку см)

цей перехід працює як чвертьхвильовий трансформатор. [л.3.стр159]

Для узгодження лінії з різним хвильовим опором (75 Ом та 140 Ом)

Хвильовий опір конусної частини лінії має бути:

(7) [л.3.стр159] де:

-хвильовий опір конусної частини переходу

-хвильовий опір фідера, що підводить 75 Ом

-хвильовий опір спіральної антени

Ом

За відомим хвильовим опором можна визначити відношення діаметрів елементів коаксіального тракту:

lg ( Ом ) (8)

Для коаксіального пристрою з повітряним заповненням та Ом ставлення , а для Ом і для Ом

Вибравши, як підвідна потужність фідера РК-9-13 за допустимою попередньою потужністю маємо: діаметр центральної жили 1.35 мм.

Звідси можна визначити всі розміри коаксіального трансформатора.

мм

виберемо рівним мм., тоді мм.

Як основу спіралі можна застосувати твердий пінопласт. Він змінить електричних властивостей антени, т.к. за своїми електричними параметрами пінопласт близький до повітря.

При потужності передавача 10 кВт і шпаруватості 100 середня площа випромінювання приблизно 100 Вт, при КСВ антени краще 1.35 відбита потужність трохи більше 5%, тобто. трохи більше 5 Вт. Вважатимемо, що ця потужність тепло і розсіюється на спіралі.

Для зменшення рівня бічних пелюсток слід збільшити розмір рефлектора і зробити його більш складною. Ескіз малюнку 7.

Рефлектор слід робити з листа завтовшки щонайменше 3 мм, т.к. він є несучим для фідера спіралі та будь-якого опорно-поворотного пристрою.

Діаграма такої антени досить широка (>),Отже особливої точності наведення вона вимагає. Антена досить проста у виготовленні, надійна в експлуатації.