Спираль антенн гэж юу вэ?
Мушгиа антенн буюу мушгиа антенн нь дамжуулагч утас эсвэл хоолойг гурван хэмжээст мушгиа болгон ороох замаар үүссэн утсан антенн юм. Мушгианы нэг үзүүр нь ихэвчлэн тэжээлийн шугамын төв дамжуулагчтай холбогдсон байдаг бол гадна дамжуулагч нь металл газардуулгын хавтгай эсвэл тусгалтай холбогдсон байдаг.
Түүний өвөрмөц геометр нь антенныг мушгиа хэмжээс болон ажиллах долгионы уртын хамаарлаас хамааран өөр өөр цацрагийн горимд ажиллах боломжийг олгодог.
Эдгээр горимуудын дунд,тэнхлэгийн горимЭнэ нь чиглэлтэй цацраг, харьцангуй өргөн зурвасын өргөн, дугуй туйлшралыг хангаж чаддаг тул радио давтамжийн болон богино долгионы инженерчлэлд онцгой чухал юм. Эдгээр шинж чанарууд нь мушгиа антеннуудыг хиймэл дагуулын холбоо, телеметр, мөрдөх, сансрын холбоо, радио одон орон судлал болон антенны чиглэл өөрчлөгдөж болох бусад хэрэглээнд ашигтай болгодог.
Спираль антенны ажиллах давтамж нь нэг тогтмол зурвасаар хязгаарлагдахгүй. Үүний оронд үүнийг голчлон долгионы урттай харьцуулсан физик хэмжээсээр нь тодорхойлдог. Тиймээс спираль бүтцийг VHF болон UHF системүүд, мөн өндөр давтамжтай RF болон богино долгионы хэрэглээнд зориулж зохион бүтээж болно.
Зураг 1. Чиглэлийн холбооны системд ашигладаг мушгиа антенны жишээ.
Спираль антенны үндсэн бүтэц
Ердийн мушгиа антенн нь дөрвөн үндсэн хэсгээс бүрдэнэ.
- Спираль дамжуулагч
- Газрын хавтгай эсвэл тусгал
- RF тэжээлийн цэг
- Механик тулгуур бүтэц
Мушгиа нь ихэвчлэн зэс утас, хоолой эсвэл бусад дамжуулагч материалаар хийгдсэн байдаг. Нэг үзүүр нь коаксиаль дамжуулах шугамын төв дамжуулагчтай холбогдсон бол коаксиаль гадна дамжуулагч нь газардуулгын хавтгайтай цахилгаанаар холбогдсон байдаг.
Газрын хавтгай нь цацрагийн чиглэлийг хянах, антенны тэжээлийн бүтцийн нэг хэсэг болж үйлчилдэг. Практик загварт түүний хэмжээсүүд нь импеданс, урдаас хойшхи гүйцэтгэл болон үүнээс үүдэлтэй цацрагийн хэв маягт мэдэгдэхүйц нөлөөлж чаддаг.
Хэд хэдэн геометрийн параметрүүд нь антенны цахилгаан зан төлөвийг тодорхойлдог:
- D — Helix диаметр
- C — Нэг эргэлтийн тойрог
- S — Зэргэлдээ эргэлтүүдийн хоорондох зай
- N — Эргэлтийн тоо
- α — Өнцгийн өнцөг
- L — Нийт тэнхлэгийн урт
Тойрог нь:
[C=\pi D]
Хазайлтын өнцгийг дараах байдлаар илэрхийлж болно.
[\alpha=\tan^{-1}\left(\frac{S}{\pi D}\right)]
Эдгээр параметрүүдийг тусад нь авч үзэх боломжгүй, учир нь нэг хэмжээсийг өөрчлөх нь антенны импеданс, туйлшрал, цацрагийн өргөн, олшруулалт болон ажиллах давтамжийг өөрчилдөг.
Зураг 2. Мушгиа дамжуулагч болон газрын хавтгай тусгал бүхий ердийн мушгиа антенны бүтэц.
Цацрагийн хоёр үндсэн горим
Спираль антенны хамгийн сонирхолтой шинж чанаруудын нэг нь ижил үндсэн бүтэц нь цахилгаан хэмжээнээсээ хамааран маш өөр цацрагийн хэв маягийг үүсгэж чаддаг явдал юм.
Түгээмэл хэлэлцдэг хоёр үйлдлийн горим нь:
- Хэвийн горим
- Тэнхлэгийн горим
Спираль антенн сонгох эсвэл зохион бүтээхдээ эдгээр хоёр горимын ялгааг ойлгох нь чухал юм.
Хэвийн горимын мушгиа антенн
In хэвийн горим, мушгианы нийт диаметр ба зай нь долгионы урттай харьцуулахад цахилгааны хувьд бага байна.
Цацраг нь голчлон мушгиа тэнхлэгийн дагуу биш харин перпендикуляр чиглэлтэй байдаг. Цахилгаан соронзон зан төлөвийг богино цахилгаан дипол ба жижиг гогцооны үүсгэсэн талбайнуудын хослол гэж ойлгож болно.
Мушгиа геометр, налуу өнцөг, тэжээлийн зохион байгуулалт, ажиглалтын чиглэлээс хамааран үүссэн туйлшрал нь шугаман, эллипс хэлбэртэй эсвэл дугуй хэлбэртэй ойролцоо тодорхой загварт байж болно.
Хэвийн горимын мушгиа нь ихэвчлэн авсаархан байдаг боловч цахилгааны хувьд жижиг хэмжээсүүд нь харьцангуй бага цацрагийн эсэргүүцэлтэй байдаг. Энэ нь тэнхлэгийн горимын загвараас цацрагийн үр ашиг бага, зурвасын өргөн нарийсахад хүргэдэг.
Тиймээс антенны хэмжээ нь гол хязгаарлалт бөгөөд маш өндөр олшруулалт шаардлагагүй үед эдгээр нь ашигтай байдаг.
Зураг 3. Хэвийн горимын мушгиа антенны цацрагийн дүрслэлийн хэв маяг.
Тэнхлэгийн горимын мушгиа антенн
ньтэнхлэгийн горимзаримдаа галын төгсгөлийн горим гэж нэрлэгддэг бөгөөд өндөр хүчин чадалтай мушгиа антеннуудтай хамгийн түгээмэл холбоотой тохиргоо юм.
Энэ горимд цахилгаан соронзон энерги нь голчлон мушгиа тэнхлэгийн дагуу цацруулж, чиглэлтэй цацраг үүсгэдэг.
Ердийн тэнхлэгийн горимын загвар нь нэг долгионы урттай ойролцоо мушгиа тойргийг ашигладаг:
[C \approx \lambda]
Эргэлтийн зай нь ихэвчлэн ойролцоогоор дараах байдалтай байдаг.
[S \approx 0.2\lambda \text{ to } 0.3\lambda]
ойролцоогоор дөрөвний нэг долгионы урт нь нийтлэг эхлэх цэг юм.
Уламжлалт тэнхлэгийн горимын олон загварын хувьд 12°–14° орчим өнцөг үүсгэдэг.
Тохиромжтой геометрийн нөхцөлд дараалсан эргэлтүүдээр үүссэн талбарууд нь мушгиа тэнхлэгийн дагуу бүтцийн хувьд нэгддэг. Энэ нь дугуй эсвэл бараг тойрог туйлшралтай хамт чиглэлтэй цацраг үүсгэдэг.
Эргэлтийн тоо нь антенны гүйцэтгэлд нөлөөлдөг. Эргэлтийн тоог нэмэгдүүлэх нь ерөнхийдөө чиглэл болон олшруулалтыг нэмэгдүүлж, гол цацрагийг нарийсгадаг боловч практик дизайн нь механик урт, дамжуулагчийн алдагдал, импедансын тохируулга, суурилуулалтын хязгаарлалтыг харгалзан үзэх ёстой.
Зураг 4. Чиглэлтэй гол цацраг бүхий тэнхлэгийн горимын мушгиа антенны цацрагийн хэв маягийн жишээ.
Баруун ба зүүн гар талын тойрог туйлшрал
Тэнхлэгийн горимын мушгиа антенны гол давуу талуудын нэг нь дугуй туйлшрал үүсгэх байгалийн чадвар юм.
Ороомгийн чиглэл болон цацрагийн чиглэлээс хамааран спираль нь дараахь зүйлийг үйлдвэрлэхээр зохион бүтээгдэж болно.
- RHCP — Баруун гарны дугуй туйлшрал
- LHCP — Зүүн гар талын дугуй туйлшрал
Дамжуулагч болон хүлээн авагч антеннуудын хоорондох харьцангуй чиглэл тогтмол хэвээр байх боломжгүй үед тойрог туйлшрал нь онцгой ач холбогдолтой юм.
Жишээлбэл, хиймэл дагуул, сансрын хөлөг, агаарын тавцан, эргэлдэгч систем, хөдөлгөөнт холбооны тоног төхөөрөмж нь чиглэлээ тасралтгүй өөрчилж болно. Дугуй туйлширсан антенн нь холбооны холбоосын энэхүү өнцгийн хэлбэлзэлд мэдрэг чанарыг бууруулж болзошгүй.
Туйлшралын тохируулга чухал хэвээр байна. RHCP антенн нь RHCP антеннтай хамгийн тохиромжтой харилцдаг бол LHCP антенн нь ихэвчлэн LHCP антеннтай хосолсон байх ёстой. Эсрэг дугуй туйлшрал нь туйлшралын мэдэгдэхүйц алдагдалд хүргэж болзошгүй.
Инженерийн үнэлгээний хувьд,тэнхлэгийн харьцаадугуй туйлшралын чанарыг тодорхойлоход түгээмэл хэрэглэгддэг. Тохиромжтой дугуй туйлшралын долгион нь тэнхлэгийн харьцаа 0 дБ байдаг бол практик дугуй туйлшралын антеннуудыг хүссэн давтамж болон өнцгийн хүрээнд тодорхой тэнхлэгийн харьцааны шаардлагаар ихэвчлэн үнэлдэг.
Спираль антенны гүйцэтгэлд нөлөөлөх хүчин зүйлс
Спираль антенны зан төлөв нь түүний геометртэй нягт холбоотой.
Дизайны чухал параметрүүдэд дараахь зүйлс орно.
Хеликс тойрог
Тойрог ба долгионы уртын хоорондын хамаарал нь антенн хэвийн горимд эсвэл тэнхлэгийн горимд ажиллах эсэхийг тодорхойлоход гол үүрэг гүйцэтгэдэг.
Эргэлтийн зай
Зай нь зэргэлдээ эргэлтүүд дээрх гүйдлийн хоорондох фазын хамааралд нөлөөлдөг тул цацрагийн чиглэл, импеданс болон туйлшралд нөлөөлдөг.
Өнцгийн өнцөг
Налуу өнцөг нь мушгиа тэнхлэгийнхээ дагуу хэр хурдан урагшилж байгааг тодорхойлдог. Энэ нь тэнхлэгийн горимын тогтвортой байдлыг хадгалах чухал параметр юм.
Эргэлтийн тоо
Илүү их эргэлт нь ерөнхийдөө цахилгаан диафрагмыг нэмэгдүүлж, илүү өндөр чиглэлийг бий болгодог боловч антенны урт болон механик нарийн төвөгтэй байдлыг нэмэгдүүлдэг.
Газрын онгоц
Гэрэл ойлгогчийн хэмжээ, хэлбэр нь урагш чиглэсэн цацрагийн хэв маяг, импеданс болон урвуу цацрагт нөлөөлдөг.
Тэжээл ба импедансын тохируулга
Мушгиа зөв хэмжээстэй байсан ч импедансын тааруулалт муу байсан ч тусгасан хүчийг нэмэгдүүлж, антенны бодит гүйцэтгэлийг бууруулж болзошгүй юм. Тиймээс практик загварууд нь цацрагийн шинж чанаруудтай хамт буцах алдагдал эсвэл VSWR-ийг үнэлэх шаардлагатай.
Цацрагийн хэв маяг ба олшруулалт
Тэнхлэгийн горимд мушгиа антенн нь мушгиа тэнхлэгийн дагуу ойролцоогоор төвлөрсөн гол цацраг үүсгэдэг.
Цахилгааны урт болон эргэлтийн тоо нэмэгдэхийн хэрээр гол цацраг ерөнхийдөө нарийсч, антенны чиглэл нэмэгддэг. Хажуугийн дэлбээнүүд, ялангуяа урт эсвэл оновчтой бус бүтэцтэй үед гарч ирж болно.
Тиймээс антенныг зөвхөн олшруулалтын коэффициентоор үнэлэх ёсгүй. Инженерүүд ихэвчлэн хэд хэдэн шинж чанарыг хамтад нь авч үздэг.
- Олз
- Олсон ашиг
- Хагас чадлын цацрагийн өргөн
- Тэнхлэгийн харьцаа
- VSWR эсвэл буцах алдагдал
- Урд ба хойд харьцаа
- Хажуугийн дэлбээний түвшин
- Туйлшралын цэвэр байдал
- Цацрагийн үр ашиг
Параметрүүдийн энэхүү хослол нь нэг олшруулалтын утгаас илүү антенны гүйцэтгэлийн талаар илүү бүрэн дүр зургийг өгдөг.
Спираль антенны давуу талууд
Спираль антенн нь хэд хэдэн ашигтай инженерийн давуу талуудыг санал болгодог:
- Харьцангуй энгийн механик бүтэц
- Тэнхлэгийн горим дахь байгалийн дугуй туйлшралын чадвар
- Ашигтай ажиллагааны зурвасын өргөн
- Сайн чиглэлийн гүйцэтгэл
- Өөр өөр давтамжийн мужуудад зориулсан өргөтгөх боломжтой геометр
- Уян хатан RHCP эсвэл LHCP хэрэгжилт
- Хувь хүний антенн эсвэл антенны массивт тохиромжтой
Дизайны хязгаарлалтууд
Мөн анхаарах хэд хэдэн хүчин зүйл байдаг:
- Тэнхлэгийн горимын загварууд нь ихээхэн хэмжээний физик уртыг шаардаж болно
- Өндөр ашиг нь ихэвчлэн илүү олон эргэлт шаарддаг тул антенн нь илүү урт байдаг
- Гүйцэтгэл нь геометрийн нарийвчлалаас ихээхэн хамаардаг
- Газрын хавтгайн хэмжээсүүд цацрагийн шинж чанарт нөлөөлдөг
- Тэжээлийн тохируулгыг зөв зохион бүтээсэн байх ёстой
- Эргэлтийн тоо өндөр байх үед механик дэмжлэг илүү чухал болдог
- Эсрэг дугуй туйлшралын мэдрэгч нь туйлшралын зөрүүний өндөр алдагдал үүсгэж болзошгүй
Ердийн хэрэглээ
Спираль антеннуудыг дараахь зэрэг олон төрлийн RF системээс олж болно.
- Хиймэл дагуулын холбоо
- Сансрын хөлгийн телеметр ба мөрдөх
- Газрын станцын холбоо
- Радио одон орон судлал
- Агаарын болон сансрын холбооны системүүд
- RF телеметр
- Чиглэлтэй VHF болон UHF холбоосууд
- Алсын зайн тандан судлал
- Антенны хэмжилт ба судалгаа
- Дугуй туйлшралын туршилтууд
- Харилцаа холбооны системийн туршилт
Радио давтамжийн инженерчлэлд мушгиа антенн яагаад чухал вэ
Мушгиа антенн нь антенны геометр нь цахилгаан соронзон зан төлөвийг хэрхэн хянадаг болохыг харуулсан маш сайн жишээ юм.
Тойрог, зай, өнцөг, эргэлтийн тоо зэрэг параметрүүдийг өөрчилснөөр инженерүүд авсаархан өргөн радиатороос чиглэлтэй дугуй туйлширсан антенн руу шилжиж чадна.
Физик геометр ба цахилгаан гүйцэтгэлийн хоорондын энэхүү хамаарал нь дугуй туйлширсан эвэрт антенн, антенны массив, хиймэл дагуулын антенн, өргөн зурвасын хэмжилтийн антенн, богино долгионы холбооны систем зэрэг илүү дэвшилтэт антенны технологийг судлахад чухал ач холбогдолтой юм.
RF MISO нь RF туршилт, харилцаа холбоо, радар, антенны хэмжилт, системийн интеграцийн хэрэглээнд зориулсан антенн болон богино долгионы эд ангиудыг боловсруулдаг. Мушгиа антенн гэх мэт үндсэн антенны бүтцийг ойлгох нь инженерүүдэд давтамжийн хүрээ, олшруулалт, туйлшрал, тэнхлэгийн харьцаа, цацрагийн өргөн, VSWR болон цацрагийн хэв маяг зэрэг чухал параметрүүдийг илүү сайн үнэлэхэд тусалдаг.
Антенны талаар дэлгэрэнгүй мэдээлэл авахыг хүсвэл дараах хаягаар зочилно уу.
Нийтэлсэн цаг: 2026 оны 8-р сарын 7
