Шығанақтың спиральдік түрі және оның қолданылуы

Кіріспе

Антеннаның түрі

Шекті антенна – спираль түрінде оралған бір немесе бірнеше өткізгіш сымнан тұратын антенна. Бір спиральді сымнан жасалған спиральді антенна, ең көп таралған түрі, монофиляр деп аталады, ал спиральдегі екі немесе төрт сым бар антенналар тиісінше бифиляр немесе квадрифиляр деп аталады. Көп жағдайда бағытталған спиральді антенналар жер жазықтығына орнатылады, ал жан-жақты конструкциялар орнатылмауы мүмкін. Тамақтандыру желісі спиральдің төменгі бөлігі мен жер жазықтығы арасында қосылады. Шекті антенналар екі негізгі режимнің бірінде жұмыс істей алады: қалыпты немесе осьтік. Қалыпты режимде немесе кең жақты спиральді антеннада, антеннаның диаметрі мен шағымы толқын ұзындығына қарағанда кішідірек. Антенна электрлік жағынан қысқа диполь немесе монополь сияқты жұмыс істейді, бұл толқын тік және сәулелену үлгісі, осы антенналарға ұқсас, барлық бағыттағы, спираль осіне перпендикуляр бағытта ең көп сәулеленуге ие. Монофилярлы конструкциялар үшін сәулелену спираль осіне параллель сызықтық поляризацияланған. Бұлар портативті қолмен ұсталатын, сондай-ақ көлік құралдарына орнатылатын екі бағытты радиостанциялар үшін, ал ірі масштабта UHF теледидар тарату антенналары үшін қолданылады. Бифилярлы немесе квадрифилярлы конструкцияларда кең шеңберлі поляризацияланған сәулеленуді жүзеге асыруға болады. Осьтік режимде немесе аяқ жағынан сәулеленетін спиральді антеннада, спиральдің диаметрі мен шағымы толқын ұзындығымен салыстырылады. Антенна спиральдің ұштарынан, антенна осі бойымен сәуле шығаратын бағытталған антенна ретінде жұмыс істейді. Ол айналмалы поляризацияланған радиотолқындарды сәулелендіреді. Бұлар спутниктік байланыс үшін қолданылады. Осьтік режимді физик Джон Д. Краус ашқан.

Қалыпты режимдегі спиральді

Егер спиральдің шеңбері толқын ұзындығынан едәуір кіші болса және оның қадамы (екпінді бұрылыстар арасындағы осьтік қашықтық) толқын ұзындығының төрттен бірінен едәуір кіші болса, антенна қалыпты режимдегі спираль деп аталады. Антенна монополь антеннасына ұқсас жұмыс істейді, толық бағыттағы сәулелену үлгісімен, антенна осіне перпендикуляр барлық бағытта тең қуатты сәулелендіреді. Дегенмен, спиральді пішіннің индуктивтілігін қосу арқасында антенна индуктивті жүктемелі монополь сияқты жұмыс істейді; оның резонанстық жиілігінде ол толқын ұзындығының төрттен бірінен қысқа болады. Сондықтан, қалыпты режимдегі спиральдар электрлік түрде қысқартылған монополь ретінде, орталық немесе базалық жүктемелі сым антенналарына балама ретінде қолданылуы мүмкін, егер толық толқынды монополь тым үлкен болса. Басқа электрлік түрде қысқартылған антенналар сияқты, спиральдің күші және байланыс қашықтығы толық өлшемді антеннаға қарағанда төмен болады. Олардың ықшам өлшемі HF, VHF және UHF жолақтарындағы мобильді және портативті байланыс құралдары үшін антенна ретінде пайдалы. Спиральдің жүктемесі антеннаның физикалық ұзындығын оның толқын ұзындығының төрттен бірінен қысқа етуге мүмкіндік береді. Мысалы, 27 МГц жиілігіндегі толқын антеннасының ұзындығы шамалы және мобильдік қолданулар үшін физикалық тұрғыдан жарамсыз. Спиральдің кішілендірілген өлшемі сигналдың өнімділігін аздап төмендетіп, әлдеқайда ықшам физикалық өлшемде бірдей сәулелену үлгісін қамтамасыз етеді. Тік өткізгіштің орнына спиральді өткізгішті пайдаланудың салдары – сәйкес келетін кедерістің номиналды 50 Ом-нан 25-тен 35 Ом-ға дейінгі негізгі кедеріске өзгеруі. Бұл операцияға немесе қалыпты 50 Ом беріліс желісімен сәйкес келуге кері әсер ететін сияқты көрінбейді, егер қосылатын желі жұмыс жиілігінде толқын ұзындығының электрлік баламасы болса.

Мобильді HF тікұшақтары

Мобильді байланыста қолданылатын осы типтің тағы бір мысалы – тұрақты бұрылыс, онда бір немесе бірнеше әртүрлі сызықтық орамдар бір ғана орамаға оралып, белгілі бір резонанстық жиілікте сәулеленуші элемент үшін сыйымдылық пен индуктивтілік арасында тиімді тепе-теңдік қамтамасыз ететіндей етіп арақашықтықпен орналастырылады. Осы типтегі көптеген мысалдар 27 МГц CB радиосында кеңінен қолданылды, ал көптеген жобалары 1960 жылдардың соңында АҚШ және Австралияда пайда болған. Бүгінгі күні осы «спиральді антенналардың» миллиондаған данасы негізінен жылжымалы көліктерде пайдалану үшін жаппай өндірілді және 1970-80 жылдардың соңында CB радиосының қарқынды даму кезеңінде ең көп өндірілді, сондай-ақ бүкіл әлемде қолданылды. Қолмен қосылатын ұштары бар көп жиілікті нұсқалар 1 МГц-тен 30 МГц-ке дейінгі жоғары жиілікті спектрдің барлық диапазонын қамтитын, бірнеше жолақты бір жақты жолақты модуляция (SSB) ЖЖ байланысы үшін негізгі құралға айналды, соның ішінде құрлықтағы жылжымалы, теңіз және авиациялық жолақтарындағы арнайы жиіліктерде жұмыс істейтін 2-ден 6-ға дейінгі арнайы жиілік ұштарына қосылымдар бар. Соңғы кезде осы антенналардың орнына электрондық түрде реттелетін антенна үйлесімді құрылғылары қолданыла бастады. Көптеген мысалдар мыс сыммен, шыны талшықтан жасалған орамаға оралған. Әдетте икемді немесе қабырғалы сәулелендіргіш ПВХ немесе полиолефиннен жасалған жылумен жиырылатын түтікпен жабылады, ол дайын жылжымалы антеннаға берік, сенімді және су өткізбейтін жабынды қамтамасыз етеді. Шыны талшықтан жасалған орама әдетте желімделіп немесе қысылып, латунь бекіткішке бекітіліп, көліктің шатырына, қорғанысына немесе бұқа тұтқасына орнатылған оқшауланған негізге бұрандаланатын бұрандамен бекітіледі. Бұл орнату тиімді тік сәулелену үшін жер жазықтығын немесе шағылыстырғышты (көлік құралымен қамтамасыз етіледі) қамтамасыз етеді. Осы танымал дизайн 2018 жылға дейін де кеңінен қолданылып келеді, ал Австралияда пайда болған тұрақты бұрылыс дизайны көптеген зауыттарда шығарылатын автокөліктер үшін стандартты FM қабылдау антеннасы ретінде, сондай-ақ нарықтағы HF және VHF жылжымалы спиральді антенналардың негізгі стилі ретінде әмбебап түрде бейімделді. Кең жақты спиральдердің тағы бір кең таралған қолданылуы – жылдам алып тастауға мүмкіндік беретін, көптеген портативті VHF және UHF радиостанцияларында кездесетін «резеңке әтеш» антеннасында, онда сәулелену элементі ретінде темір немесе мыс өткізгіш пайдаланылады және әдетте BNC/TNC стиліндегі немесе бұрандалы қосылышқа бекітіледі.

Another example of the type as used in mobile communications is spaced constant turn in which one or more different linear windings are wound on a single former and spaced so as to provide an efficient balance between capacitance and inductance for the radiating element at a particular resonant frequency. Many examples of this type have been used extensively for 27 MHz CB radio with a wide variety of designs originating in the US and Australia in the late 1960s. To date many millions of these ‘helical antennas’ have been mass produced for mainly mobile vehicle use and reached peak production during the CB Radio boom times during the 1970s to late 1980s and used worldwide. Multi frequency versions with manual plug in taps have become the mainstay for multi band single sideband modulation (SSB) HF communications with frequency coverage over the whole HF spectrum from 1 MHz to 30 MHz with from 2 to 6 dedicated frequency tap points tuned at dedicated and allocated frequencies in the land mobile, marine, and aircraft bands. Recently these antennas have been superseded by electronically tuned antenna matching devices. Most examples were wound with copper wire using a fiberglass rod as a former. The usually flexible or ridged radiator is then covered with a PVC or polyolefin heat shrink tubing which provides a resilient and rugged waterproof covering for the finished mobile antenna. The fibreglass rod was then usually glued and/or crimped to a brass fitting and screw mounted onto an insulated base affixed to a vehicle roof, guard or bull bar mount. This mounting provided a ground plane or reflector (provided by the vehicle) for an effective vertical radiation pattern. These popular designs are still in common use as of 2018 and the constant turn design originating in Australia have been universally adapted as standard FM receiving antennas for many factory produced motor vehicles as well as the existing basic style of aftermarket HF and VHF mobile helical. Another common use for broadside helixes is in the so called rubber ducky antenna found on most portable VHF and UHF radios using a steel or copper conductor as the radiating element and usually terminated to a BNC/TNC style or screw on connector for quick removal.

Гельдік тарату антенналары

Мамандандырылған қалыпты режимдегі спиральді антенналар VHF және UHF диапазондарындағы FM радио және теледидар хабар тарату станцияларында беру антенналары ретінде пайдаланылады.