Равноугольная логарифмическая спиральная антенна. Широкодиапазонность антенн такого вида основана на том, что если отношение линейных размеров излучателя к длине волны остается постоянным и излучающая структура полностью определяется ее полярными углами, то направленность антенны оказывается абсолютно независимой от частоты.
Рис.5. Логарифмическая спираль Равноугольная спираль рис. 5 строится в полярных координатах по уравнению где радиус-вектор в начале спирали а коэффициент, определяющий степень увеличения радиус-вектора с увеличением полярного угла. Двухзаходная спираль образуется двумя проводниками или щелями, но в отличие от архимедовой спиральной антенны толщина их непостоянна и возрастает с увеличением угла. Пусть начальный радиус-вектор на внутренней границе 1-го проводника равен и на внешней. Тогда уравнениями граничных спиралей являются 8 . 9 4.2. Для оценки диапазонности логарифмической спирали исследуем зависимость отношения от угла. Числитель дроби, а так как, то знаменатель дроби и искомое отношение ,10 где. Следовательно, изменение длины волны вызывает только смещение активной области спирали на некоторый угол, а отношение и направленное действие антенны от этого не меняются.
Если бы спираль была бесконечной, то диапазонность антенны была безграничной, но реальная антенна имеет конечнуюдлину и эффективно работает в ограниченном, хотя и очень широком диапазоне волн, причем определяется максимальной длиной спирали, а минимальными размерами узла питания. 4.3. Логарифмическая спираль работает в режиме бегущих волн вследствие излучения ток затухает к концу спирали, и ее входное сопротивление Ом. Рис.6. Щелевая плоская логарифмическая спиральная антенна Типовая щелевая логарифмическая спираль рис. 6 имеет максимальную длину ветви 42,3 см, начальный радиус 0,51 см и коэффициент 0,303. Антенна излучает волны с вращающейся поляризацией в диапазоне см и не превышает двух при питании спирали от 50-Ом коаксиального кабеля.
Параметры антенны находятся в допустимых пределах даже при двадцатикратном изменении длины волны. 5.Пример расчета спиральной цилиндрической антенны.
Для построения диаграммы направленности антенны, пользуясь экспериментальными данными исследования спиральных антенн 1.Рис.1.3.XXV вычисляю по формулам 4 7 функцию направленности антенны. Учитывая подставим все значения в формулу 4 . Используя приложение MathCAD 7 professional получил следующий вид диаграммы направленности антенны. По формуле 5 рассчитываю ширину диаграммы направленности .586. Коэффициент направленного действия .768. Входное сопротивление Итак, цилиндрические и конические спиральные антенны широкополосные с осевым излучением волн круговой поляризации.
Направленность цилиндрических спиралей средняя, а конических ниже средней не вся спираль участвует в излучении на данной частоте, но последние обладают большей диапазонностью.
Применяются и те и другие как самостоятельные антенны в диапазонах дециметровых и метровых волн, а также как облучатели антенн сантиметровых волн.