книги из ГПНТБ / Юрцев, О. А. Спиральные антенны

Рис. 5.30. Теоретические диаграммы направленности четырехзаходной спиральной антенны при различной расфазировке заходов.

странственные гармоники с v = ± l , от величин Ei и ф/. Рассмотрим кратко этот вопрос.

Из (5.10) и (5.11) в направлении 0 = 0 для полей, соответствующих указанным гармоникам, следуют фор­ мулы:

— для v= — 1

140

Рис. 5.31. Теоретические диаграммы направленности двух- и четырехзаходных спирально-диэлектрических антенн при различной расфази­ ровке заходов.

— для v = 1

—£ oJ oi ----- 1Л---------- еХР

141

0,8

0,6

Ofi

0,2

Рис. 5.32. Теоретические диаграммы направленности шестизаходной

142

true для p (0):

Методика расчета токов J 0?собственных волн и влияния

на 11IIх условии возбуждения заходов п проницаемости ег опорного цилиндра рассмотрена в гл. 4. При Л4= 2 (5.63) переходит в (5.43).

КНД н фазовые характеристики в режиме возбу­ ждения волны Ту при любом числе заходов прпближеп-

Рис. 5.33. Поляризационные характеристики шестнзаходнон спираль­ ной антенны в режиме Т - 2 .

но определяются формулами, полученными для однозаходной спирали.

Входное сопротивление каждого захода, как пока­ зывают измерения [10], почти активно и близко к 150 Ом

являются наличие воронкообразной диаграммы направ­ ленности н довольно сильная зависимость положения главного максимума и уровня боковых лепестков от частоты и геометрических параметров антенны. В отли­ чие от волны Го коэффициент поляризации в направле­ нии главного максимума может достигать значительной величины (поляризация может быть близкой к круго-

143

вой). В качестве примера на рис. 5.32 н 5.33 показаны диаграммы направленности н поляризационные харак­ теристики шестпзаходной спирали при возбуждении в ней собственной волны Т_2, входящей во вторую нор­

144

S.4. Мнйгоз&ходная спиральная &ht£MHS

сдвусторонней намоткой в однородном диэлектрике

Всоответствии с § 5.1, поле излучения рассматривае­ мой антенны описывается выражениями

друг от друга. При возбуждении в спирали собственных,

ронней правой или левой намотками. Примеры возбужде­ ния собственных волн Т ± ( + 1) и Т +{+2) в четырех-и

шестизаходных спиралях показаны в табл. 5.1.

Собственные волны с v> 0 возбуждаются при подаче, на каждый из М входов токов, меняющихся от захода к заходу по закону

где /— номер захода (рис. 1.4), q — номер нормальной волны, в которую входит возбуждаемая собственная волна. Поле излучения собственных воли с v> 0 в пе­ редней полусфере правополяризовано.

Собственные волны с v < 0 возбуждаются токами

и создают в переднем полупространстве поле левой поляризации.

Одновременное возбуждение заходов токами (5.65) и (5.66) при Ct* = £f~' обусловливает излучение поля ли-

йейной поляризации. В этом случае возбуждающий ток от захода к заходу меняется по закону

рис. 5.24. Плоскость поляризации проходит через заход с нулевой начальной фазой.

Возбуждение спирали в режиме линейной поляри­ зации может быть несколько упрощено. Увеличивая

Рис. 5.34. Схемы возбуждения шестизаходной спиральной антенны для получения поля линейной поляризации в режимах Г± i

и Т±2.

начальную фазу каждого тока в (5.65) и (5.66) на 90° и

—90°, вместо (5.67) можно получить выражение

С учетом одного лишь резонансного члена получаются следующие окончательные выражения:

146

возможно при возбуждении заходов по схеме рис. 5.35,6. При этом теоретически развязка между любыми сосед­ ними входами — бесконечно большая, междудиамет­ рально противоположными — равна нулю. Практически вследствие того, что волна формируется на некотором удалении от плоскости возбуждения заходов, развязка

двухвходную антенну с развязанными входами по пра­ вой и левой поляризации. Схема питания заходов для этого случая показана на рис. 5.36. По входу 1 антенна возбуждается в режиме осевого излучения с правой круговой поляризацией, по входу 2 — с левой круговой поляризацией.

Зависимость коэффициента поляризации в направле­ нии оси спирали р(0) от ошибки в фазировке соседних заходов и ошибки в установке амплитуд токов, питаю­ щих соседние заходы, рассмотрена в гл. 4.

При возбуждении лишь части заходов, кроме волн Г [+11, создающих осевой тип излучения, возбуждаются

также собственные волны, на которых диаграмма на­ правленности спирали имеет воронкообразную форму. Комплексные амплитуды токов, соответствующих всем возбуждаемым волнам, определяются выражениями

(4.8), (4.10) и (4.15), которые совместно с (5.10) и (5.11)

позволяют рассчитать их поля излучения. Как и в спи-

148

рали с односторонней намоткой, с ростом г,- опорного

возбуждении в четырехзаходной спирали двух соседних заходов режим осевого излучения сохраняется в интер­ вале k a ^ 0,8... 1,7 [9].

Эксперимент показывает, что активная часть вход­ ного сопротивления каждого захода так же, как и в спи­ рали с односторонней намоткой, близка к 150 Ом, ре­ активная часть близка к нулю [10].

правленности, поляризационных и фазовых характери­ стик, КНД, справедливы и для импедаисной спирали. Значения фазовых постоянных р находятся из диспер­ сионного уравнения (2.26), в котором функция .РДра) определяется выражением (3.65).

Для одного из образцов антенны экспериментальные и теоретические диаграммы направленности в режиме Т1 показаны на рис. 5.37. Расчет производился по (5.25) с использованием приближенного значения ра, опреде­ ляемого формулой

pa^ctg а + ка.

Основанием для такого выбора pa является тот факт, что в области сильной дисперсии (k a < k a \ ) величина р слабо зависит от xs/p (см. графики рис. 3.19—3.22).

Экспериментальные исследования ряда образцов антенн показывают, что режим осевого излучения сохра­ няется в интервале kamm ... каУ1акс, причем эти значения

ка достаточно близки к значениям ka"ahC и ка'и опре­

деляемым формулами (3.68), (3.69), (3.72) и (3.74).

В указанном интервале изменения ка поляризация из­ лучения в пределах главного лепестка диаграммы на­ правленности — эллиптическая. В направлении оси спира­ ли коэффициент поляризации /ДО) не достигает едини­ цы, причем уменьшается с уменьшением угла намотки малой спирали 6. При б> 15° в большей части интервала

ка"жс...к а \ имеем /ДО) >0,5. Уменьшение /ДО) с умень­ шением 6, по-видимому, связано с ростом амплитуды

149