Расчёт спиральной цилиндрической антенны

Введение 3
1. КРАТКИЙ ОБЗОР СПИРАЛЬНЫХ АНТЕНН 5
1.1 Принцип действия спиральных антенн 6
1.2 Основа работы цилиндрической спиральной антенны 7
2. ОСНОВНЫЕ СООТНОШЕНИЯ, ВЫБОР РАБОЧЕГО ТИПА ВОЛНЫ И ФИДЕРА………………………………………………………………………….10
3. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ АНТЕННЫ И АФР НА ЕЕ РАСКРЫВЕ 22
4. РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АНТЕННЫ 26
4.1 Расчёт геометрических параметров антенны 26
4.2 Аналитический расчет антенны 28
Заключение 34
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 35

Весь текст будет доступен после покупки

Антенна является необходимой частью любой радиотехнической системы. Антенны классифицируются по многим признакам и параметрам.
По направленности излучения и приема различают слабонаправленные, антенны, линейные размеры которых либо много меньше, либо соизмеримы с длиной волны; умеренно направленные - размеры порядка единиц длин волн; остронаправленные - размеры порядка десятков единиц длин волн.
По принципу действия и конструктивному исполнению антенны делятся на: проволочные и штыревые, применяемые на кило-, гекто- и декаметровых волнах; щелевые, состоящие из щелей в экранах или стенках волноводов, использующиеся на дециметровых и сантиметровых волнах; антенны поверхностных волн, где излучение во внешнее пространство происходит в результате замедленного или ускоренного распространения волны по поверхности антенны; апертурные антенны, в которых излучение происходит с большей по сравнению с квадратом длины волны, площади; многоэлементные антенны - антенные решетки, где излучающими элементами служат слабонаправленные антенны.
По полосе частот: узкополосные (полоса частот составляет 5 -10% от средней частоты), широкополосные (полоса в 40 - 50%) и сверхширокополосные (полоса больше 50%).
По области применения антенны подразделяются на связные, радиовещательные, телевизионные, радиолокационные и т.д.

Весь текст будет доступен после покупки

1. КРАТКИЙ ОБЗОР СПИРАЛЬНЫХ АНТЕНН

Спиральные антенны относятся к классу антенн бегущей волны. Они представляют собой металлическую спираль, питаемую коаксиальной линией. Имеется довольно много разновидностей спиральных антенн, однако почти все можно свести к следующим трем типам:
а) цилиндрическая (рисунок 1.1);
б) коническая (рисунок 1.2);
в) плоская (рисунок 1.3).

Рисунок 1.1 – Цилиндрическая антенна

Рисунок 1.2 – Коническая антенна

Рисунок 1.3 – Плоская антенна
В зависимости от числа ветвей спирали, они могут быть однозаходные (одна ветвь), двухзаходные (две ветви) и т.д.

1.1 Принцип действия спиральных антенн

Спиральная антенна (рис. 1.4) состоит из проволочной спирали, питаемой коаксиальной линией. Внутренний провод этой линии присоединяется к спирали, а наружная оболочка - к металлическому диску.

Рисунок 1.4 – Схема возбуждения спиральной антенны
Спиральные антенны формируют диаграмму направленности, состоящую из двух лепестков, расположенных вдоль оси спирали по разные стороны от нее.
На практике обычно требуется одностороннее излучение, которое получают, помещая перед экраном (диском).
Кроме того, диск спиральной антенны служит для уменьшения токов на наружной оболочке коаксиальной линии, уменьшения колебаний входного сопротивления в рабочем. Диаметр диска выбирается порядка (0.8-1.5)l, где l - длина спирали.
Диск не обязательно выполнять из сплошного листа, его можно изготовить из системы радиальных и круговых проводов.

1.2 Основа работы цилиндрической спиральной антенны

Подробные исследования показали, что на излучающей цилиндрической спирали одновременно существует несколько типов тока, отличающихся друг от друга амплитудой и числом периодов, укладывающихся вдоль оси спирали со своим затуханием и со своей фазовой скоростью. Однако форма диаграммы направленности спирали зависит, в основном, лишь от одной, преобладающей волны, тип которой определяется соотношением между длиной витка спирали и рабочей длиной волны.
Введем следующие обозначения:
? - рабочая длина волны в свободном пространстве;
Тq – волна тока в спирали q-го типа; q=0,1,2…. Целое число, указывающее, сколько периодов волны тока укладывается вдоль одного витка спирали;
Vq- скорость распространения волны тока Тq по проводу спирали;
С – скорость света в свободном пространстве;
D – диаметр витка цилиндрической спирали.
Известно три режима работы цилиндрической спиральной антенны:
1. Когда длина витка спирали меньше 0.65? (при этом длина волны ?>5D), на ней преобладает волна Т0 , характеризующаяся изменением фазы тока в пределах 3600 на протяжении нескольких витков. Волна Т0 от конца спирали приводит к образованию стоячих волн, которые и формируют диаграмму направленности антенны. Волна Т1 имеет весьма малую амплитуду и в излучении не участвует. Максимальное излучение для этого случая получается в плоскости, перпендикулярной оси спирали (рис 1.5а) и в этой плоскости оно не направлено.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Под редакцией Г.З. Айзенберга «Антенны», Ч. 2, М., «Связь», 1977. Д.М. Сазонов «Антенны»
2. Никольский В.В. «Антенны и устройства, работающие в СВЧ диапазоне»
3. Лавров Г.Б. «Антенно-Фидерные Устройства» Советское радио Москва 1974
4. Белоцерковский Г.Б. «Основы радиотехники и антенны» Радио и Связь 1974
5. Воскресенский Д.И., Гостюхин В.Л., Максимов В.М., Пономарёв Л.И. Устройства СВЧ и антенны. - М.: Радиотехника, 2008. - 384 c. 12. Нефёдов Е.И. Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства. - М.: Издательский центр «Академия», 2010. - 320

Весь текст будет доступен после покупки