Vijesti - Spiralna antena: Idealan izbor za širokopojasnu kružnu polarizaciju

ASpiralna antenaje tipičan primjer žičane antene, karakterizirane spiralnom strukturom. To je širokopojasna antena pogodna za VHF i UHF opsege.

Spiralna antena radi u frekvencijskom opsegu od približno 30 MHz do 3 GHz, prvenstveno pokrivajući VHF i UHF opsege.

Konstrukcija i principi rada spiralne antene

Spiralna antena se formira namotavanjem provodnika u spiralni oblik i njegovim povezivanjem sa uzemljenjem putem napojnog voda. Sa jednostavnom strukturom, ona prirodno generiše kružno polarizovane talase i široko se koristi u vanzemaljskim komunikacijama kao što su satelitski relejni sistemi.

Gornja slika prikazuje sistem spiralne antene koji se koristi za satelitsku komunikaciju. Takve antene obično zahtijevaju dovoljno prostora za vanjsku instalaciju.

Spiralna antena se sastoji od zavojnice od debele bakrene žice ili cijevi oblikovane u spiralu, koja radi zajedno sa ravnom metalnom uzemljenom površinom. Jedan kraj spirale je povezan sa središnjim provodnikom koaksijalnog kabla, dok je vanjski provodnik pričvršćen za uzemljenu površinu.

Gornja slika ilustruje strukturu spiralne antene, s detaljnim prikazom njenih komponenti.

Karakteristike zračenja spiralne antene prvenstveno su određene prečnikom spirale, razmakom između zavoja (korak) i uglom nagiba.

Ugao nagiba je definisan kao ugao između tangente na spiralu i ravni normale na osu spirale, a dat je kao:

Gdje:

•D je prečnik spirale

•S je korak (razmak od centra do centra između susjednih zavoja)

•α je ugao nagiba

Način rada

Spiralne antene rade u dva osnovna načina rada:

• Normalni način rada (također poznat kao način rada okomitog zračenja)

• Aksijalni mod (također poznat kao mod krajnjeg plamena ili mod zračenja snopa)

Svaki način rada je detaljno opisan u nastavku.

U normalnom modu zračenja, zračeno polje je okomito na osu spirale, a zračeni val je kružno polariziran. Ovaj mod se postiže kada su dimenzije spirale male u odnosu na talasnu dužinu. U ovom slučaju, karakteristike zračenja spiralne antene mogu se smatrati kombinacijom kratke dipolne antene i kružne antene.

Gornja slika ilustruje dijagram zračenja spiralne antene koja radi u normalnom režimu.

Ovaj način rada je određen prečnikom spirale D i razmakom između zavoja S. Nedostaci ovog načina rada uključuju nisku efikasnost zračenja i uski propusni opseg; stoga se rijetko koristi u praktičnim primjenama.

Aksijalni način rada

U aksijalnom modu zračenja, zračeno polje pokazuje karakteristike krajnjeg plamena duž ose spirale, a zračeni talas je kružno ili skoro kružno polarizovan. Ovaj mod se postiže kada se obim spirale poveća na red veličine jedne talasne dužine (λ), a razmak između zavoja je približno λ/4. Pod ovim uslovima, dijagram zračenja je širok duž ose sa karakteristikama usmjerenja, a bočni režnjevi se pojavljuju pod uglovima pomaknutim od ose.

Gornja slika ilustruje dijagram zračenja spiralne antene koja radi u aksijalnom režimu.

Kada je antena dizajnirana za desno kružno polarizirane (RHCP) valove, neće primati lijevo kružno polarizirane (LHCP) valove i obrnuto. Ovaj način rada je jednostavan za implementaciju i češće se koristi u praktičnim primjenama.

Glavne prednosti spiralne antene su sljedeće:

• Jednostavna struktura i lakoća dizajniranja

• Visoka usmjerenost

• Širok propusni opseg

•Sposoban za kružnu polarizaciju

• Pogodno za HF i VHF opsege

Glavne primjene spiralne antene su sljedeće:

• Pojedinačne spiralne antene ili njihovi nizovi se koriste za prijenos i prijem VHF signala

• Široko se koristi u komunikacijskim sistemima satelita i sondi za duboki svemir

• Primjenjuje se u telemetrijskim vezama između balističkih raketa, satelita i zemaljskih stanica

•Koristi se za uspostavljanje komunikacije između Mjeseca i Zemlje

• Također igra važnu ulogu u primjenama radioastronomije