СПИРАЛЬНАЯ АНТЕННА
SPIRAL ANTENNA

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться при конструировании широкополосных малоразмерных спиральных антенн линейной поляризации, которые в ряде случаев могут быть альтернативой укороченным вибраторным антеннам.
Укороченные вибраторные антенны, длина которых меньше резонансной полуволновой длины, востребованы для построения антенных систем ограниченных размеров, в условиях недостатка пространства для монтажа. (К.Ротхаммель, А.Кришке. Антенны. Пер. с нем. Минск. ОМО «Наш город», 2001 г., т.1, стр.190).
Обычные укороченные вибраторные антенны имеют более узкую рабочую полосу частот по сравнению с полуволновым вибратором. Например, вибраторы с индуктивными нагрузками, уменьшенные вдвое по длине, имеют полосу частот приблизительно в 4…5 раз более узкую по сравнению с соответствующими неукороченными антеннами и рабочая полоса частот составляет 1…2%. При дальнейшем уменьшении размеров полоса сужается еще в большей степени (В.В.Овсянников. Вибраторные антенны с реактивными нагрузками. Москва, Радио и связь, 1985 г., стр.41). Такая узкая рабочая полоса частот укороченных антенн не удовлетворяет требованиям к современным антенным системам.
Широкополосную антенну линейной поляризации можно получить, используя две одинаково возбужденные спирали с противоположной намоткой, работающие в режиме осевого излучения (Сверхширокополосные антенны. Под ред. Л.С.Бененсона. Москва, Мир, 1964 г., стр.171). При этом антенна может строиться как спиральный дублет из двух спиралей с противоположной намоткой, возбуждаемых синфазно и помещенных друг возле друга в одной плоскости или расположенных соосно на одной поверхности. Линейную поляризацию имеет и одиночная спираль, помещенная в 90-градусный уголковый отражатель. Поляризацию, близкую к линейной, можно получить в системе из соосных пассивной и активной спиралей.
Основным недостатком антенн, построенных по указанным схемам, является их сложность, вызванная использованием двух спиралей с разным направлением намотки и необходимостью устройства для их синфазного когерентного возбуждения. Вариант антенны с уголковым отражателем представляется громоздким.
Целью изобретения является создание малоразмерной спиральной антенны линейной поляризации, которая работает в широкой полосе частот, формирует слабонаправленные диаграммы направленности и имеет низкий уровень заднего лепестка.
Предлагаемая антенна представляет собой двузаходную спираль, намотанную на диэлектрический корпус в виде четырехгранной пирамиды с усеченной вершиной и большим отношением сторон основания корпуса не менее 7:1. Спираль возбуждается в вершине пирамиды симметрирующим трансформатором. В основании корпуса перед металлическим экраном установлен радиопоглощающий слой.
Отношение сторон основания корпуса определяется поперечным размером симметрирующего трансформатора, возбуждающего спираль в вершине пирамиды, но не менее 7:1. В основании корпуса перед металлическим экраном установлен радиопоглощающий слой.
Линейная поляризация поля, излучаемого антенной, обеспечивается преимущественно одинаковым направлением всех участков спирали за счет большого отношения сторон основания корпуса антенны. Малоразмерность антенны зависит от применения материала определенной диэлектрической проницаемости, ε=2÷10, для изготовления корпуса.
На фиг.1 изображена конструкция антенны, где 1 - спираль, 2 - диэлектрический корпус, 3 - симметрирующий трансформатор, 4 - металлический экран, 5 - радиопоглощающий слой. На фиг.2 изображена конструкция антенны, вид сверху.
Для проверки радиотехнических характеристик был изготовлен и экспериментально проверен макет указанной антенны со следующими размерами относительно λниж. - длины волны, соответствующей нижней частоте рабочей полосы:
- большая сторона основания корпуса - 0,28 λниж,
- меньшая сторона основания корпуса - 0,04 λниж,
- высота - 0,12 λниж,
- вершина корпуса - 0,04×0,04 λниж
В результате проверки было установлено, что данный вариант исполнения обеспечивает работу антенны в широкой полосе частот с оптимальными радиотехническими характеристиками, кроме того, упрощает конструкцию антенны и технологию изготовления и особенно применим в случае расположения нескольких антенн на металлической платформе ограниченных размеров.