Balita - Helical Antenna: Ang Mainam na Pagpipilian para sa Broadband Circular Polarization – Mula sa Teorya hanggang sa mga Aplikasyon

IsangSpiral na Antenaay isang tipikal na halimbawa ng isang wire antenna, na nailalarawan sa pamamagitan ng hugis-spiral na istraktura nito. Ito ay isang broadband antenna na angkop para sa mga bandang VHF at UHF.

Ang helical antenna ay gumagana sa hanay ng frequency na humigit-kumulang 30 MHz hanggang 3 GHz, pangunahing sumasaklaw sa mga bandang VHF at UHF.

Ang Konstruksyon at Mga Prinsipyo ng Paggana ng Spiral Antenna

Ang Spiral Antenna ay nabubuo sa pamamagitan ng pag-ikot ng isang konduktor sa hugis na spiral at pagkonekta nito sa isang ground plane sa pamamagitan ng isang feedline. Dahil sa simpleng istraktura nito, natural itong nakakabuo ng mga circularly polarized waves at malawakang ginagamit sa mga extraterrestrial na komunikasyon tulad ng mga satellite relay system.

Ang pigura sa itaas ay nagpapakita ng isang sistemang Spiral Antenna na ginagamit para sa komunikasyon sa satellite. Ang mga naturang antenna ay karaniwang nangangailangan ng sapat na espasyo sa labas para sa pag-install.

Ang Spiral Antenna ay binubuo ng isang coil ng makapal na alambreng tanso o tubo na hinubog sa hugis helix, na gumagana kasabay ng isang patag na metal na ground plane. Ang isang dulo ng helix ay konektado sa gitnang konduktor ng coaxial cable, habang ang panlabas na konduktor ay nakakabit sa ground plane.

Ang larawan sa itaas ay naglalarawan ng istruktura ng isang Spiral Antenna, kasama ang detalyadong pagtingin sa mga bahagi nito.

Ang mga katangian ng radyasyon ng isang Spiral Antenna ay pangunahing natutukoy ng diyametro ng helix, ang pagitan sa pagitan ng mga pagliko (pitch), at ang anggulo ng pitch.

Ang anggulo ng pitch ay binibigyang kahulugan bilang ang anggulo sa pagitan ng tangent sa helix at ng plane na normal sa helix axis, at ibinibigay ng:

Saan:

•Ang D ay ang diyametro ng helix

•Ang S ay ang pitch (gitna-sa-gitnang pagitan ng magkatabing mga liko)

•α ay ang anggulo ng pitch

Paraan ng Operasyon

Ang mga Spiral Antenna ay gumagana sa dalawang pangunahing paraan:

•Normal Mode (kilala rin bilang perpendicular radiation mode)

•Axial Mode (kilala rin bilang end-fire mode o beam radiation mode)

Ang bawat mode ay ilalarawan nang detalyado sa ibaba.

Sa normal na radiation mode, ang radiated field ay patayo sa helix axis, at ang radiated wave ay pabilog na polarized. Nakakamit ang mode na ito kapag ang mga sukat ng helix ay maliit kumpara sa wavelength. Sa kasong ito, ang mga katangian ng radiation ng helical antenna ay maaaring ituring bilang isang kumbinasyon ng isang maikling dipole antenna at isang loop antenna.

Ang pigura sa itaas ay nagpapakita ng pattern ng radiation ng isang Spiral Antenna na tumatakbo sa normal mode.

Ang mode na ito ay natutukoy ng diyametro ng helix na D at ang pagitan sa pagitan ng mga liko S. Ang mga disbentaha ng operating mode na ito ay kinabibilangan ng mababang kahusayan sa radiation at makitid na bandwidth; samakatuwid, bihirang gamitin ito sa mga praktikal na aplikasyon.

Mode ng Ehe

Sa axial radiation mode, ang radiated field ay nagpapakita ng mga katangian ng end-fire sa kahabaan ng helix axis, at ang radiated wave ay pabilog o halos pabilog na polarized. Nakakamit ang mode na ito kapag ang helix circumference ay nadagdagan sa order ng isang wavelength (λ) at ang pagitan sa pagitan ng mga pagliko ay humigit-kumulang λ/4. Sa ilalim ng mga kondisyong ito, ang radiation pattern ay malawak sa kahabaan ng axis na may mga katangian ng direksyon, at ang mga side lobe ay lumilitaw sa mga anggulong offset mula sa axis.

Ang pigura sa itaas ay naglalarawan ng radiation pattern ng isang Spiral Antenna na tumatakbo sa axial mode.

Kapag ang antenna ay dinisenyo para sa mga right-hand circularly polarized (RHCP) wave, hindi ito makakatanggap ng mga left-hand circularly polarized (LHCP) wave, at vice versa. Ang operating mode na ito ay madaling ipatupad at mas karaniwang ginagamit sa mga praktikal na aplikasyon.

Ang mga pangunahing bentahe ng Spiral Antenna ay ang mga sumusunod:

•Simpleng istraktura at madaling idisenyo

•Mataas na direktibidad

•Malawak na bandwidth

•May kakayahang mag-polarisasyon nang pabilog

•Angkop para sa mga bandang HF at VHF

Ang mga pangunahing gamit ng Spiral Antenna ay ang mga sumusunod:

•Ang mga single helical antenna o ang kanilang mga array ay ginagamit para sa pagpapadala at pagtanggap ng signal ng VHF

•Malawakang ginagamit sa mga sistema ng komunikasyon ng satellite at deep-space probe

•Inilapat sa mga koneksyon ng telemetry sa pagitan ng mga ballistic missile, satellite, at mga istasyon ng lupa

•Ginagamit upang magtatag ng komunikasyon sa pagitan ng Buwan at Daigdig

•May mahalagang papel din sa mga aplikasyon ng astronomiya sa radyo