חדשות - אנטנה סלילית: הבחירה האידיאלית לקיטוב מעגלי בפס רחב

אאנטנה ספירליתהיא דוגמה אופיינית לאנטנת חוט, המאופיינת במבנה הספירלי שלה. זוהי אנטנת פס רחב המתאימה לתדרי VHF ו-UHF.

האנטנה הסלילית פועלת בטווח תדרים של כ-30 מגה-הרץ עד 3 גיגה-הרץ, ומכסה בעיקר את תחומי ה-VHF וה-UHF.

עקרונות הבנייה והפעולה של אנטנה ספירלית

אנטנה ספירלית נוצרת על ידי ליפוף מוליך לצורת ספירלה וחיבורו למישור הארקה באמצעות קו הזנה. עם מבנה פשוט, היא מייצרת באופן טבעי גלים מקוטבים מעגליים ונמצאת בשימוש נרחב בתקשורת מחוץ לכדור הארץ כגון מערכות ממסר לווייניות.

האיור למעלה מציג מערכת אנטנה ספירלית המשמשת לתקשורת לוויינית. אנטנות כאלה דורשות בדרך כלל שטח התקנה חיצוני נרחב.

אנטנה ספירלית מורכבת מסליל של חוט נחושת עבה או צינור בצורת סליל, הפועל בשילוב עם משטח הארקה שטוח ממתכת. קצה אחד של הסליל מחובר למוליך המרכזי של כבל הקואקסיאלי, בעוד שהמוליך החיצוני מחובר למישור הארקה.

התמונה למעלה ממחישה את מבנה האנטנה הספירלית, עם תצוגה מפורטת של רכיביה.

מאפייני הקרינה של אנטנה ספירלית נקבעים בעיקר על ידי קוטר הסליל, המרווח בין הסיבובים (גובה הזווית) וזווית הגובה.

זווית הגובה מוגדרת כזווית בין המשיק לסליל לבין המישור האנכי לציר הסליל, וניתנת על ידי:

אֵיפֹה:

•D הוא קוטר הסליל

•S הוא הגובה (מרווח ממרכז למרכז בין סיבובים סמוכים)

•α היא זווית הגובה

מצב פעולה

אנטנות ספירליות פועלות בשני מצבים עיקריים:

•מצב רגיל (הידוע גם כמצב קרינה אנכי)

•מצב צירי (הידוע גם כמצב ירי קצה או מצב קרינת קרן)

כל מצב מתואר בפירוט להלן.

במצב קרינה רגיל, השדה המוקרן ניצב לציר הסליל, והגל המוקרן מקוטב באופן מעגלי. מצב זה מושג כאשר ממדי הסליל קטנים יחסית לאורך הגל. במקרה זה, ניתן להתייחס למאפייני הקרינה של האנטנה הסלילית כאל שילוב של אנטנה דיפול קצרה ואנטנת לולאה.

האיור לעיל ממחיש את דפוס הקרינה של אנטנה ספירלית הפועלת במצב רגיל.

מצב פעולה זה נקבע על ידי קוטר הסליל D והמרווח בין הסיבובים S. החסרונות של מצב פעולה זה כוללים יעילות קרינה נמוכה ורוחב פס צר; לכן, הוא נמצא בשימוש לעתים רחוקות ביישומים מעשיים.

מצב צירי

במצב קרינה צירית, השדה המוקרן מציג מאפייני אש קצה לאורך ציר הסליל, והגל המוקרן מקוטב באופן מעגלי או כמעט מעגלי. מצב זה מושג כאשר היקף הסליל גדל לסדר גודל של אורך גל אחד (λ) והמרווח בין הסיבובים הוא בערך λ/4. בתנאים אלה, דפוס הקרינה רחב לאורך הציר עם מאפיינים כיווניים, ואונות צד מופיעות בזוויות מוזזות מהציר.

האיור לעיל ממחיש את דפוס הקרינה של אנטנה ספירלית הפועלת במצב צירי.

כאשר האנטנה מתוכננת לגלים מקוטבים מעגליים ימניים (RHCP), היא לא תקבל גלי מקוטבים מעגליים שמאליים (LHCP), ולהיפך. מצב פעולה זה קל ליישום והוא נפוץ יותר ביישומים מעשיים.

היתרונות העיקריים של אנטנת הספירלה הם כדלקמן:

• מבנה פשוט וקל לתכנון

• כיווניות גבוהה

• רוחב פס רחב

• בעל יכולת קיטוב מעגלי

•מתאים לתדרי HF ו-VHF

היישומים העיקריים של אנטנת הספירלה הם כדלקמן:

•אנטנות סליליות בודדות או מערכיהן משמשות לשידור וקליטה של אותות VHF

• בשימוש נרחב במערכות תקשורת לוויינים וחלל עמוק

• מיושם בקישורי טלמטריה בין טילים בליסטיים, לוויינים ותחנות קרקע

•משמש ליצירת תקשורת בין הירח לכדור הארץ

• ממלא תפקיד חשוב גם ביישומי רדיו-אסטרונומיה