Антеннаи спиралӣ чист?
Антеннаи спиралӣ, ки онро антеннаи спиралӣ низ меноманд, антеннаи симӣ аст, ки тавассути печонидани сим ё найчаи ноқилӣ ба спирали сеченака ташкил карда мешавад. Як нӯги спирал одатан ба ноқили марказии хати ғизодиҳӣ пайваст карда мешавад, дар ҳоле ки ноқили беруна ба сатҳи заминии металлӣ ё инъикоскунанда пайваст карда мешавад.
Геометрияи хоси он ба антенна имкон медиҳад, ки вобаста ба робитаи байни андозаҳои спирал ва дарозии мавҷи корӣ дар режимҳои гуногуни радиатсия кор кунад.
Дар байни ин режимҳо,ҳолати меҳварӣдар муҳандисии RF ва микроволновка махсусан муҳим аст, зеро он метавонад радиатсияи самтӣ, паҳнои нисбатан васеъ ва поляризатсияи даврашаклро таъмин кунад. Ин хусусиятҳо антеннаҳои спиралиро дар алоқаҳои моҳвораӣ, телеметрия, пайгирӣ, алоқаи кайҳонӣ, астрономияи радио ва дигар барномаҳое, ки самти антенна метавонад тағйир ёбад, муфид мегардонанд.
Басомади кори антеннаи спиралӣ ба як банди собит маҳдуд намешавад. Баръакс, он асосан аз рӯи андозаҳои физикии он нисбат ба дарозии мавҷ муайян карда мешавад. Аз ин рӯ, сохторҳои спиралӣ метавонанд барои системаҳои VHF ва UHF, инчунин барои барномаҳои басомади баландтари RF ва микроволновка тарҳрезӣ шаванд.
Расми 1. Намунаи антеннаҳои спиралӣ, ки дар системаи алоқаи самтӣ истифода мешаванд.
Сохтори асосии антеннаи спиралӣ
Антеннаи маъмулии спиралӣ аз чор қисмати асосӣ иборат аст:
- Ноқили спиралӣ
- Ҳамвори заминӣ ё инъикоскунанда
- Нуқтаи ғизодиҳии RF
- Сохтори дастгирии механикӣ
Спираль одатан аз сими мисӣ, найча ё дигар маводи ноқилӣ сохта мешавад. Як нӯги он ба ноқили марказии хати интиқоли коаксиалӣ пайваст карда шудааст, дар ҳоле ки ноқили берунии коаксиалӣ ба таври барқӣ ба сатҳи заминӣ пайваст аст.
Ҳамвории заминӣ ба назорати самти радиатсия мусоидат мекунад ва ҳамчун як қисми сохтори ғизодиҳии антенна амал мекунад. Дар тарҳҳои амалӣ, андозаҳои он метавонанд ба импеданс, кори аз пеш ба қафо ва намунаи радиатсияи ҳосилшуда таъсири назаррас расонанд.
Якчанд параметрҳои геометрӣ рафтори электрикии антеннаро муайян мекунанд:
- D — Диаметри спирал
- C — Давраи як гардиш
- S — Фосилаи байни гардишҳои ҳамшафат
- N — Шумораи гардишҳо
- α — Кунҷи кунҷ
- L — Дарозии умумии меҳварӣ
Давраи атроф чунин аст:
[C=\pi D]
Кунҷи кунҷро чунин ифода кардан мумкин аст:
[\alpha=\tan^{-1}\left(\frac{S}{\pi D}\right)]
Ин параметрҳоро мустақилона баррасӣ кардан мумкин нест, зеро тағир додани як андоза импеданс, поляризатсия, паҳнои шуоъ, афзоиш ва басомади кори антеннаро тағйир медиҳад.
Расми 2. Сохтори маъмулии антеннаи спиралӣ бо ноқили спиралӣ ва инъикоскунандаи ҳамвори заминӣ.
Ду ҳолати асосии радиатсия
Яке аз хусусиятҳои ҷолибтарини антеннаи спиралӣ дар он аст, ки ҳамон як сохтори асосӣ вобаста ба андозаи электрикии он метавонад нақшҳои хеле гуногуни радиатсияро ба вуҷуд орад.
Ду ҳолати корие, ки маъмулан баррасӣ мешаванд, инҳоянд:
- Реҷаи муқаррарӣ
- Реҷаи меҳварӣ
Ҳангоми интихоб ё тарҳрезии антеннаи спиралӣ фаҳмидани фарқи байни ин ду режим муҳим аст.
Антеннаи спиралии ҳолати муқаррарӣ
In ҳолати муқаррарӣ, диаметри умумӣ ва фосилаи спирал дар муқоиса бо дарозии мавҷ аз ҷиҳати барқӣ хурд аст.
Радиатсия асосан ба меҳвари спирал тақрибан амудӣ равона карда мешавад, на дар баробари он. Рафтори электромагнитиро метавон ҳамчун маҷмӯи майдонҳои тавлидшуда аз ҷониби диполи кӯтоҳи электрикӣ ва ҳалқаи хурд фаҳмид.
Вобаста аз геометрияи спирал, кунҷи гардиш, тартиби ғизодиҳӣ ва самти мушоҳида, поляризатсияи натиҷавӣ метавонад хаттӣ, эллиптикӣ ё дар баъзе тарҳҳо ба давра наздик бошад.
Спиралҳои ҳолати муқаррарӣ одатан фишурдаанд, аммо андозаҳои хурди барқии онҳо ба муқовимати нисбатан пасти радиатсия оварда мерасонанд. Ин метавонад ба самаранокии пасти радиатсия ва паҳнои банди тангтар нисбат ба тарҳи ҳолати меҳварӣ оварда расонад.
Аз ин рӯ, онҳо вақте муфиданд, ки андозаи антенна маҳдудияти асосӣ аст ва фоидаи хеле баланд талаб карда намешавад.
Расми 3. Нақшаи радиатсияи тасвирии антеннаи спиралии ҳолати муқаррарӣ.
Антеннаи спиралии ҳолати меҳварӣ
Дарҳолати меҳварӣ, ки баъзан режими оташфишонии ниҳоӣ номида мешавад, конфигуратсияест, ки бештар бо антеннаҳои спиралии баландсифат алоқаманд аст.
Дар ин ҳолат, энергияи электромагнитӣ асосан дар меҳвари спирал паҳн шуда, нури самтдорро ташкил медиҳад.
Тарҳи маъмулии ҳолати меҳварӣ доираи спиралро тақрибан бо як дарозии мавҷ муқоисашаванда истифода мебарад:
[C \approx \lambda]
Фосилаи гардиш аксар вақт тақрибан чунин аст:
[S \approx 0.2\lambda \text{ to } 0.3\lambda]
ки тақрибан як чоряки дарозии мавҷ нуқтаи ибтидоии маъмулӣ мебошад.
Барои бисёр тарҳҳои анъанавии меҳварӣ, кунҷҳои кунҷӣ дар атрофи 12°–14° аксар вақт истифода мешаванд.
Дар шароити мувофиқи геометрӣ, майдонҳое, ки дар натиҷаи гардишҳои пайдарпай ба вуҷуд меоянд, дар меҳвари спирал ба таври созанда муттаҳид мешаванд. Ин нури самтиро якҷоя бо поляризатсияи даврӣ ё қариб давраӣ ба вуҷуд меорад.
Шумораи гардишҳо инчунин ба кори антенна таъсир мерасонад. Афзоиши шумораи гардишҳо одатан метавонад самти самт ва афзоиши нурро афзоиш диҳад ва ҳамзамон нури асосиро танг кунад, гарчанде ки тарҳҳои амалӣ бояд дарозии механикӣ, талафоти ноқил, мувофиқати импеданс ва маҳдудиятҳои насбро низ ба назар гиранд.
Расми 4. Нақшаи тасвирии радиатсияи антеннаи спиралии аксиалӣ бо нури асосии самтӣ.
Поляризатсияи даврашакли рост ва чап
Яке аз бартариҳои асосии антеннаи спиралии ҳолати меҳварӣ қобилияти табиии он барои тавлиди поляризатсияи даврӣ мебошад.
Вобаста аз самти печ ва самти радиатсия, спиралро барои истеҳсоли яке аз инҳо тарҳрезӣ кардан мумкин аст:
- RHCP — Поляризатсияи даврашакли дасти рост
- LHCP — Поляризатсияи даврии чап
Поляризатсияи даврӣ махсусан вақте муфид аст, ки самти нисбии байни антеннаҳои интиқолдиҳанда ва қабулкунанда наметавонад собит боқӣ монад.
Масалан, моҳвораҳо, киштиҳои кайҳонӣ, платформаҳои ҳавоӣ, системаҳои чархзананда ва таҷҳизоти алоқаи мобилӣ метавонанд самти худро пайваста тағйир диҳанд. Антеннаи қутбӣ дар шакли даврашакл метавонад ҳассосияти пайванди алоқаро ба ин тағирёбии кунҷӣ коҳиш диҳад.
Мутобиқати поляризатсия ҳоло ҳам муҳим аст. Антеннаи RHCP беҳтарин бо антеннаи RHCP муошират мекунад, дар ҳоле ки антеннаи LHCP бояд одатан бо антеннаи LHCP ҷуфт карда шавад. Поляризатсияҳои даврии муқобил метавонанд ба талафоти назарраси поляризатсия оварда расонанд.
Барои арзёбии муҳандисӣ,таносуби меҳварӣодатан барои тавсифи сифати поляризатсияи даврашакл истифода мешавад. Мавҷи идеалии поляризатсияи даврашакл таносуби меҳварии 0 дБ дорад, дар ҳоле ки антеннаҳои амалии поляризатсияи даврашакл аксар вақт дар муқоиса бо талаботи муайяншудаи таносуби меҳварӣ дар диапазони басомад ва кунҷи дилхоҳ арзёбӣ карда мешаванд.
Омилҳое, ки ба кори антеннаи спиралӣ таъсир мерасонанд
Рафтори антеннаи спиралӣ бо геометрияи он зич алоқаманд аст.
Параметрҳои муҳими тарроҳӣ инҳоянд:
Давраи спирал
Робитаи байни давра ва дарозии мавҷ дар муайян кардани он, ки оё антенна дар ҳолати муқаррарӣ ё меҳварӣ кор мекунад, нақши муҳим мебозад.
Фосилаи гардиш
Фосила ба муносибати фазавии байни ҷараёнҳо дар гардишҳои ҳамшафат таъсир мерасонад ва аз ин рӯ ба самти шуоъ, импеданс ва поляризатсия таъсир мерасонад.
Кунҷи баландӣ
Кунҷи кунҷ нишон медиҳад, ки спирал чӣ қадар зуд дар меҳвари худ ҳаракат мекунад. Ин параметри муҳим барои нигоҳ доштани рафтори устувори ҳолати меҳварӣ мебошад.
Шумораи гардишҳо
Гардишҳои бештар одатан диафрагмаи электрикиро зиёд мекунанд ва метавонанд самти баландтарро таъмин кунанд, аммо онҳо инчунин дарозии антенна ва мураккабии механикиро зиёд мекунанд.
Ҳавопаймои заминӣ
Андоза ва шакли инъикоскунанда ба намунаи радиатсияи пеш, импеданс ва радиатсияи қафо таъсир мерасонанд.
Мутобиқсозии фидер ва импеданс
Ҳатто бо андозаҳои дурусти спирал, мувофиқати нодурусти импеданс метавонад қувваи инъикосшударо афзоиш диҳад ва кори антеннаро коҳиш диҳад. Аз ин рӯ, тарҳҳои амалӣ бояд талафоти бозгашт ё VSWR-ро якҷоя бо хусусиятҳои радиатсия арзёбӣ кунанд.
Намунаи радиатсия ва афзоиши он
Дар ҳолати меҳварӣ, антеннаи спиралӣ нури асосиро тавлид мекунад, ки тақрибан дар атрофи меҳвари спирал ҷойгир аст.
Бо афзоиши дарозии барқӣ ва шумораи гардишҳо, шуои асосӣ умуман тангтар мешавад ва самти антенна меафзояд. Қисмҳои паҳлӯӣ низ метавонанд пайдо шаванд, хусусан дар сохторҳои дарозтар ё ғайриоптимизатсияшуда.
Аз ин рӯ, антенна набояд танҳо аз рӯи шиддат арзёбӣ карда шавад. Муҳандисон одатан якчанд хусусиятҳоро якҷоя ба назар мегиранд:
- Фоида
- Фоидаи бадастомада
- Паҳнои нури нимқудратӣ
- Таносуби меҳварӣ
- VSWR ё талафоти бозгашт
- Таносуби пеш ба қафо
- Сатҳи паҳлӯӣ
- Покӣ будани поляризатсия
- Самаранокии радиатсия
Ин комбинатсияи параметрҳо нисбат ба як арзиши афзоиши антенна тасвири хеле пурратари кори антеннаро фароҳам меорад.
Афзалиятҳои антеннаҳои спиралӣ
Антеннаҳои спиралӣ якчанд бартариҳои муфиди муҳандисӣ доранд:
- Сохтмони механикии нисбатан содда
- Қобилияти табиии поляризатсияи даврашакл дар ҳолати меҳварӣ
- Басомади банди муфиди корӣ
- Иҷрои хуби самтӣ
- Геометрияи миқёспазир барои диапазонҳои басомадҳои гуногун
- Татбиқи чандири RHCP ё LHCP
- Барои антеннаҳои алоҳида ё массивҳои антенна мувофиқ аст
Маҳдудиятҳои тарроҳӣ
Инчунин якчанд омилҳоро бояд ба назар гирифт:
- Тарҳҳои ҳолати меҳварӣ метавонанд дарозии назарраси ҷисмониро талаб кунанд
- Фоидаи баландтар одатан гардишҳои бештарро талаб мекунад ва аз ин рӯ, антеннаи дарозтар
- Самаранокӣ аз дақиқии геометрӣ вобастагии зиёд дорад
- Андозаҳои сатҳи замин ба хусусиятҳои радиатсия таъсир мерасонанд
- Мутобиқсозии хӯрок бояд дуруст тарҳрезӣ карда шавад
- Дастгирии механикӣ ҳангоми шумораи зиёди гардишҳо муҳимтар мегардад
- Ҳиссиётҳои поляризатсияи даврашакли муқобил метавонанд боиси талафоти баланди номувофиқатии поляризатсия шаванд.
Барномаҳои маъмулӣ
Антеннаҳои спиралӣ метавонанд дар доираи васеи системаҳои RF, аз ҷумла:
- Алоқаи моҳвораӣ
- Телеметрия ва пайгирии киштиҳои кайҳонӣ
- Алоқаи истгоҳи заминӣ
- Радиоастрономия
- Системаҳои алоқаи ҳавоӣ ва кайҳонӣ
- Телеметрияи RF
- Пайвастҳои самтии VHF ва UHF
- Сенсори дурдаст
- Андозагирӣ ва таҳқиқоти антенна
- Таҷрибаҳои поляризатсияи даврӣ
- Санҷиши системаи коммуникатсионӣ
Чаро антеннаҳои спиралӣ дар муҳандисии RF муҳиманд
Антеннаи спиралӣ намунаи аълои он аст, ки чӣ гуна геометрияи антенна рафтори электромагнитиро назорат мекунад.
Бо тағир додани параметрҳо ба монанди доира, фосила, кунҷи кунҷ ва шумораи гардишҳо, муҳандисон метавонанд аз радиатори васеъпаҳлӯи паймон ба антеннаи самти даврашакл ва поляризатсияшуда гузаранд.
Ин робитаи байни геометрияи физикӣ ва иҷрои барқӣ ҳангоми омӯзиши технологияҳои пешрафтаи антенна, ба монанди антеннаҳои шохии даврашакл, массивҳои антенна, антеннаҳои моҳвораӣ, антеннаҳои андозагирии фарохмаҷро ва системаҳои алоқаи печида низ муҳим аст.
RF MISO антеннаҳо ва ҷузъҳои микроволновкаро барои санҷиши RF, коммуникатсия, радар, андозагирии антенна ва барномаҳои ҳамгироии система таҳия мекунад. Дарки сохторҳои асосии антенна, ба монанди антеннаи спиралӣ, ба муҳандисон кӯмак мекунад, ки параметрҳои муҳимро, аз ҷумла диапазони басомад, афзоиш, поляризатсия, таносуби меҳварӣ, паҳнои шуоъ, VSWR ва намунаи радиатсия, беҳтар арзёбӣ кунанд.
Барои гирифтани маълумоти бештар дар бораи антеннаҳо, лутфан ба ин ҷо муроҷиат кунед:
Вақти нашр: 07 августи соли 2026
