Порядок расчета спиральных антенн

Исходными данными для расчета спиральных антенн являются: рабочий диапазон длин волн  и либо ширина диаграммы направленности по уровню половинной мощности  ‚ либо коэффициент направленного действия .

Вид спиральной антенны может быть выбран по заданному диапазону волн. Если ширина диапазона не превышает 55%, то берется цилиндрическая спираль,

 

 

в противном случае берется коническая спираль, которая обеспечивает рабочий диапазон в два раза шире, чем цилиндрическая спираль.

 

Цилиндрическая спираль

 

Длина витка спирали принимается равной средней длине волны заданного диапазона

 .     

 

Длина антенны определяется либо из выражения (9.14)‚ если задан коэффициент направленного действия

 

                                              (9.22)

 

либо из выражения (9.13), если задана требуемая ширина диаграммы направленности по половинной мощности:

 

 .                                      (9.23)

 

Шаг спирали находится из условия:

 ,                                        (9.24)

 

если необходимо получить круговую поляризацию поля; или из условия

 

 ,                                            (9.25)

 

 если необходимо получить от антенны максимальный к. н. д.

Коэффициент неравномерности поляризационной характеристики для этого случая может быть найден из выражения (9.8).

Выражения (9.24) и (9.25) получены из соотношений (9.5) и (9.3)‚ (9.7) после подстановки в них  и  . Число витков спирали находится из выражения (9.3)

 .                                            (9.26)

 

Полученная величина корректируется до целого числа n и в дальнейших расчетах принимается .

Радиус спирали находится из (9.1)

 .

 

По приближенной формуле (9.12) рассчитывается форма диаграммы направленности на средней и крайних частотах диапазона.

Диаметр диска экрана принимается равным  ; диаметр провода спирали берется порядка  ‚ а его длина находится как nL. Входное сопротивление опирали почти чисто активное и определяется из приближенного выражения (9.15).

 

Коническая спираль

 

Нахождение параметров конической спиральной антенны начинают с расчета по заданной ширине диаграммы направленности или по заданному к. н. д. эквивалентной цилиндрической спирали, который производят на средней частоте заданного для конической спирали диапазона. В результате расчета находят длину витка L эквивалентной цилиндрической спирали, ее осевую длину , шаг S и число витков .

Из (9.3) определяют угол намотки , как

 .

 

Он же будет углом намотки и для конической спирали. Угол при вершине конуса находят из (9.21)

 .

 

Число витков конической спирали находят из выражения (9.20), как

 ,

 

где  ;  ; а  и  границы заданного рабочего диапазона для конической спирали.

Осевую длину спирали находят из (9.19)‚ а начальный радиус спирали определяют из (9.17)‚ зная длину первого витка

 .

 

Конечный радиус спирали находят из (9.16).

Форма диаграммы направленности конической спирали рассчитывается на средней частоте заданного диапазона по приближенной формуле (9.12)‚ в которую необходимо подставить число витков , шаг S и длину витка L эквивалентной цилиндрической спирали.

Диаметр диска экрана принимают равным  ‚ диаметр провода спирали берут порядка  . Общую длину‚ провода конической спирали находят, как

 

 .

 

Широкополосность конических спиральных антенн по входному сопротивлению не меньше, чем по диаграмме направленности.