L3 (Линии передачи СВЧ-диапазона, В.М. Максимов), страница 10

3.11,а). Бдаквйввй твп волам 7' пра этом выест весьма мелу» амплатуду, и вкдвд атой волвы в общее пола взлучеавя аезвачвтелев. Когда диаметр ватка спвразв аскат в пределах Эм(0,25... ...0,45)Я, в затевав преобладает золав Т в мековыум взлучеввя направлен вдоль оов опарвла (рвс. 3.11,б). Возниквмвая прв этом в опарела волвв ввзмего тана 7', а тапке всспш зыаивх твпов Т,, где индекс ть» 1, быотро затухают по длвпе спврвдв и вх вклад в ЛН вевелвк. Прв дальвейзем увелвченвв дввыетра опирали (3~0,451) в ооботвевиой вовве 7,'„опредедпкщей являетоя вторяк азвмутаиьиая проотранотвенввя гармоника (волка 7' ), а ДН црвобретвет коввческув (воровкообразву») Фо)шу (рао. 3.11,в). Угол рзскрыва "ворошш" зазщавт от отассательвого дивметра спвразв.

Ревам осевого взлучеввя ( В= (0,25...0,45)Я ), когда длвва провода ватка спврала примерно раева рабочей давке волам ( Е зЛ7, является ооаоввым рвквмом работы спиральках затеян. В реквме ооевого взлучеввя витки спврвлв взлучв»т веоьмв аатенсввво, благодаря чему к ковцу спарала првктачеокв взлучеется воя подводимся в витеиве мощность; отракевае от конца опврвва отсутствует>в в вей уотавввлзвветоя ревам бегущей волны.

Фвзовая окорооть волам ): п1щ зтоы мевьве скорооти авета с: ~~ -" О,ВС (рис. 3.12). Аля обеопечеивя круговой вла близкой к вей полярвзвцвв воля, в таим ввтеаоввного взлучеввя каздого ватка в ооевсы (ооь к ) иепрзвленва (рас. 3.11,б) веобходвмо, чтобы шшохвялооь то кв узловые 1 * 7 . 61 <ч .ю М о 5ю Ф СФ -о Э- Ъ о щ о о В с Ф о, о б б о к о л Р Рассмот1шм кэлучеяве одвого витка спвралк длаэой 1 =Я о волаой Т, . Будем очатать ваток плооквм.

Распределенае тока -уйь; в ватке спвралл подчяляетая закову Е г, где Е - ток в начале ватка; 1,, - текущая коордвката, отсчатываемея вдоль ватка. Прш дллке витка 1,. =1 =Я раопределеяае тока по ватку мокко пред- юм ставать в ваде Х е . Здеоь с~- аэамутальэый угол в плоскоста ватка (рво. 3.13,а,б). Пуоть распределеаае тока ыо вижу (в момелт времена М = О) ооответствует оплошкой ллнва )що. 3.13,з,(ваток взобракев з развернутом виде (6)). Так вэк токи вблазк точек а,о,е малы, то праблкаевво мокло заменить ваток двумя взогяутымв горазонтальлымв полузолвоэыма овафазиыма кздучатэлямв (см.

1шс. 3.13,а) с током Е, . Поле взлучеэвл витка л поляразовако горлэовталько, к мэковмум ДН ораевжровэя вдоль оск Х ватка. Через четверть пераода ( М =Т/4 ) картава расыределеввя тока смеотатся на Я/4 в неправленва дввкенэя бегущей волям (пунвткр аа рла. 3.13,в).

Теперь ваток мокко праблакеаво замеяать двумя вертвкэльвыма полуволаоэыма аз- 2 лучателяма, в поле вэлученаа будет вертвкалько псляразозаво (см. рко. 3.13,б). Видим, что за одвк пераод колебавлй вектор элевтричесвого поля Х ыовервется в прострэнотве ка 360о. Следаэательяо, в релвме волли у,' сплральнэя антенна аэлучает поле зрещакщейся (круговой) полярвзацкк с маковмумом вдоль осв Х аатемэы ° Нэпревлевле Рращеввя по рвс 3 14 ля ооответстэует вапрэвлелвю аэмотка спврала.

В реалькой спвралькой антенве виток леквт ке в одной плоскоста, а имеет кекото(шй шаг вамотка Л (ркс. 3.14). Вала шаг кэмоткв а диаметр ватка эыбрелы так, что сдзвг фаз мекду напрнкенвостямв полей, соэдаваеюх яерэым (М 1) л пооледввм (м 2) злемектамв вятка ревев Яз, то в вепрэвлеязв ооа спврэлк сохраэяется круговая полярвзапвя л мэкслмум взлучеввя: — Л вЂ” — 8 2Я. ЯЯ' Яя Я~ Я (3.14) Здесь — Ф- сдвиг фаз мекду полямэ начального в кокечвого элемев- ЯЯ Я Ях тов натка, определяемый резвостью хода лучей; — ( - сдвиг фэз Яьэч полей указанных злемевтов, определяемый сдвигом фаз токов зтвх элементов.

Из (3.14) оледует соотасмеаяе меаду параметрама спирала Е в л, ооответствухщее круговой поляразацва: Е - ( л+Л)/ ~", (3.15) где у"= — = — — ззмеллеаае воллы в спвраза. с Я %~ А Удовлетворевяе условвю (3.14) пра ковотруарозаава ввтеввм ве обеспечивает максамальаое зааченае КНП. 6цяральаая антенна— аатеваа ооевого взлучезля с земедлеяяой йазовой окороатью волны тока вдоль оав антеавы. В таках аатеааах (см. равд. 3.3) максвмвльвый КНП получается пра адваге фаз мекку полямв взщгчеаав первого в последнего ввтков, равасм Х, т.е.

вместо (3.14) долкво выполаяться уоловае йу Лх Х Я. ' Я' †.~ — — у яю+ —, лГ где )у- члсло витков спврала. Отсюда (3.16) (я+А т — )/ у", Такам образом, прв соблюдеааа узловая (3.15) в аеправлеазв осв аатеавм цодучается круговая пслярвзацвя, а прв соблюдеввв уоловая (3.16) — максимальный КНЛ пра аекоторой злллптачаости поля азлучевая. Поскольку замедлевае волвы г' с увеличением дллвы волны увеличивается (см. рмс.

3.12) соотвсшенвя (3.15) ала (3.16) нарушаются везаачательао, в спиральная затеяла сохразяет удовлетворательзые значеная параметров в даапазоае длиа вола (0,7... ...1,2)Яе, где Лс — длила волны, для которой водобравы оытамельвые размеры антенны. Пра зтоы угол подьема ватка спирала С = = агслйь(з/Е) мокет лакать в пределах 12...18 !5). Есла цалвадраческая спаральзая антенна обеопечалает рекам осевого взлучевяя прв коэф$ацвеате перекрытая по частоте то коивческве спиральные автенны (см.

рзо. 3.8,б ) более широкополосвы (К = 2...3). Так кзк в конической спирала витки вмеют рази личную плаву, аа любой частоте рабочего двапазова в спирала имеется группа витков (рабочая область), аа кзхдом вз которых укладывается прммерно одва дллаа волны типа ); . При измеаеаия частоты рабочая область перемещается вдоль осв спирала. Следовательно, характерматикв ааправлеваоств таках еятева определяются ве общим 64 чволом витков (влв полной длавой спирали), а лишь числом витков в группе о волной Т (длввой этого участка спирали).

Излучевие оатальвых витков слабо влияет за обшее поле затевая. В мвогозаходвмх цалаздричесввх спиральвых автеааах с одяооторовией вамоткой (см. рис. 3.9,а) при осевом взлучевиа (волна Т, ) рабочий диапззов дополаительао раошаряется (К„~(Г+М)) вследотвве водавлевви в зах блияайавх вищиах в высших типов воля (5). иаогозахсиаая спираньаая евтеева с двусторонней намоткой (см. рво. 3.9,б) позволяет управлять цолярвззцвей поля азлучеивя, если число заходов (ветвей) М з 2. Тзк для волн Т(т(), обеспечивавших в спиралькой затевав рекам прямого осевого излучения а црзвой в левой круговой цоляриззцвей, комплекозвя амплитуда токов воэбуядения меняется от захода в заходу по закову + , -~ля(~-~)М Х(-Х ° э (3.17) в случае волам Т,, ьвя(с-м)м (3.18) в случае волям Т, .

В (3.17) в (3.18) Х - амплитуды токов; ь — вомер симметричаой точка (комер захода), отсчитываемый от провзвольвого захода по вапрэвлеввю нозрастаиая угла д ( э = 1,2,...,М) (рис. 3.15). Если заходы одрозремеаво возбувдаются токами Хт и Х, то поляризация в заправлении оси - эллвп- ~е ~ / тическзя с осевым коэфрициеатом цоляраза- 1 у и( циоввого эллипса, равным ;-! Х, — Х;!/(Х;+Х,-).

Рис. 3.15 Ври ~,'>Х полярвззцзя поля излучеввя — правая, прв Х+< Х- + с левзяз если ~+ =Х, — лизэйизя. Случай Х = О (Х, = 0) соответствует долю с круговой правой (левой) поляризацией. Направлеаные свойства апвральаой знтеввы осевого излучеаия мокло определить, рассматривая спираль как ливейвую решетку, состояпвю вз ряда излучателей - витков (рзс. 3.15,а,б).

Рве. 3,16 Тогда в ооответотввв о зарзяенвем (3.1) мокко ззпвоать (' (В) "- "~в ГВ)'~н(В), гт(В) У~ (В) ~»(В), (3.19) Мнокнтелн У' (В) в Я~,(В) предотазлвж ДН одного ватна ооответоъ ванно для мервдаональной а азвмутальыай ооатавлящвх поля. Эта мыокнтела для витка (кольца) редвуоа а (рва. 3.16,з), по клане которого уклалызаетая ть длан воли, ввевт звд (5) с 7 (В) ~,7,~, (йал(яВ) +Х„.О(ваяеВ)~ сзлВ; );„(В) "Х( ( ФаФпВ) -Х(„, )( Йавпд) где Й = Щхб ~(~ьз~>- Функция Беооелл дейотввтельыого аргумента.

Рааочатанные по формулам (3.20) ЛН нитка для разлвчнмх азинутельянх гармоник пра Фа=а првзеденн на рно. 3.17. Г„,(б аб ~в(В од Ой 0$ О 20 40 60 В,град Рве. 3.17 Функцля Р ( В) з (3.19) еоть мнолнтель реивткв и ооглаоно формуле (З.З) имеет вкд 7(9) съем~ (4Я йод 77)~/К Яив~2(шл ~зр 9$)) умэ~ л Ф(у'1-Б шэш) )/Ф юэш ~ л в(уь -Ш.аслш)~), где ЛГ - чиолО внтиов; У вЂ” шаг спирали (см. рис. 3.18,б); В) = = (2Я/Яэ ) Š— сдвиг по фазе токов двух соседних витков; 7"= = ДIА~м. Из выражений (3.20), (3.21) в 1ас. 3.17 оледует, что рекам прямого (или обратного) осевого взлучения обусловлен излучением первой азимутальной пространственной гармоники (~э +1). Причем при п = 1 полярвэапля з направлении оси я - правая круговая, при ц = -1 — левея круговая.

Все другие пространственные гармоника реким осевого излучения не обеспечивашт. Ширина ДН спиральной антенны с постоянным диаметром ватка, ее ННД н входное сопротивление могут быть определены по формулам: Д 1» Обычно число ввтков антенны не превышает 7...8. Ширина ДН цри этом имеет величину порядка 40о. Для получения болев узких ДН применяют решетка спаральных излучателей.