иное
Особенности спиральных антенн
1297Дополнительная информация: raxp2.blogspot.com (по запрошенню)
Всі питання на пошту [email protected]
Основное отличие спиральных антенн от антенн с искусственной эллиптической поляризацией (Cross-YAGI) заключается в том, что в спиральных поле формируется по всей длине спирали в каждой точке и окончательно сформировано после третьего витка, а в Cross-YAGI сложением двух ДН ортогональных плоскостей. Отсюда следуют немаловажные выводы:
1. Все пришедшие сигналы в спиральных антеннах суммируются по вектору, т.е. антенна просуммирует все составляющие компоненты многолучевого сигнала с какой бы фазовой задержкой они не пришли на антенну. Что просто недоступно антеннам с линейной поляризацией и частично Cross-YAGI.
2. Величина задержки и скорость изменения сигнала меньше, соответственно, меньше и скорость изменения уровня сигнала. Что благоприятно сказывается на работе детектора приемника.
3. Спиральная антенна менее трех витков неэффективна для работы с круговой поляризацией (см. видео моделирования поведения ЭМ поля спиральной антенны в части I ресурсов ниже).
4. Нечувствительность к отраженным сигналам (как у всех антенн с круговой поляризацией). Мешающие сигналы с линейной поляризацией будут ослаблены на -3 dB, т.е. в два раза. Аналогично и вы будете меньше мешать сигналам с линейной поляризацией. Другими словами +3 dB по энергетике сигнала в отличие от антенн с линейной поляризацией при работе с круговой поляризацией (см. таблицу). В то же время, ослабление между антеннами с вертикальной и горизонтальной поляризацией достигает -30 dB и их приходится или переключать или вращать в плоскости поляризации для достижения наилучшего по уровню сигнала.
5. Полоса работы цилиндрической спирали не менее 30% от центральной частоты из коробки.
6. Электрическая длина витка (периметр) сравнима с длиной волны, при которой фазы токов на соседних витках меняются на Pi.
7. Высокий импеданс 120-240 Ohm (типичное значение импеданса при диаметре проводника спирали в 2% длины волны равно 140 Ом).
8. Сравнительно небольшой прирост усиления Gа на один виток ~ 1.15 dB и уменьшается с каждым новым витком. Например, для 7 витков Gа = 13.1 dB, а для 14 витков Ga = 16.1. То есть, добавление еще 7 витков дает прирост всего в 3 dB (порядка полубалла по S-шкале), но при этом более чем вдвое растет длина бума и расход металла для спирали. Для сравнения в YAGI этот прирост +2.15 dB на элемент и аналогично уменьшается на каждом последующем.
Именно последний фактор является определяющим в ответе на вопрос "Сколько же витков в спиральной антенне дадут максимальную эффективность?". При ограниченности места на участке или крыше, а также для снижения массо-габаритных показателей более 6...8 витков на один бум размещать не имеет смысла. Очень уж мизерный прирост усиления при перерасходе материала и занимаемого места. Больший прирост по усилению при сохранении конструктивной прочности дадут стеки из нескольких небольших антенн.
Полезные ресурсы:
1. Спиральная антенна на 433 MHz. Часть I (конструктив)
2. Спиральная антенна на 433 MHz. Часть II (сборка, методика настройки и тестирования)
3. Защита спиральных антенн от статики
Об этих и других антенно-фидерных вкусностях в AntennaBOX.
1. Все пришедшие сигналы в спиральных антеннах суммируются по вектору, т.е. антенна просуммирует все составляющие компоненты многолучевого сигнала с какой бы фазовой задержкой они не пришли на антенну. Что просто недоступно антеннам с линейной поляризацией и частично Cross-YAGI.
2. Величина задержки и скорость изменения сигнала меньше, соответственно, меньше и скорость изменения уровня сигнала. Что благоприятно сказывается на работе детектора приемника.
3. Спиральная антенна менее трех витков неэффективна для работы с круговой поляризацией (см. видео моделирования поведения ЭМ поля спиральной антенны в части I ресурсов ниже).
4. Нечувствительность к отраженным сигналам (как у всех антенн с круговой поляризацией). Мешающие сигналы с линейной поляризацией будут ослаблены на -3 dB, т.е. в два раза. Аналогично и вы будете меньше мешать сигналам с линейной поляризацией. Другими словами +3 dB по энергетике сигнала в отличие от антенн с линейной поляризацией при работе с круговой поляризацией (см. таблицу). В то же время, ослабление между антеннами с вертикальной и горизонтальной поляризацией достигает -30 dB и их приходится или переключать или вращать в плоскости поляризации для достижения наилучшего по уровню сигнала.
5. Полоса работы цилиндрической спирали не менее 30% от центральной частоты из коробки.
6. Электрическая длина витка (периметр) сравнима с длиной волны, при которой фазы токов на соседних витках меняются на Pi.
7. Высокий импеданс 120-240 Ohm (типичное значение импеданса при диаметре проводника спирали в 2% длины волны равно 140 Ом).
8. Сравнительно небольшой прирост усиления Gа на один виток ~ 1.15 dB и уменьшается с каждым новым витком. Например, для 7 витков Gа = 13.1 dB, а для 14 витков Ga = 16.1. То есть, добавление еще 7 витков дает прирост всего в 3 dB (порядка полубалла по S-шкале), но при этом более чем вдвое растет длина бума и расход металла для спирали. Для сравнения в YAGI этот прирост +2.15 dB на элемент и аналогично уменьшается на каждом последующем.
Именно последний фактор является определяющим в ответе на вопрос "Сколько же витков в спиральной антенне дадут максимальную эффективность?". При ограниченности места на участке или крыше, а также для снижения массо-габаритных показателей более 6...8 витков на один бум размещать не имеет смысла. Очень уж мизерный прирост усиления при перерасходе материала и занимаемого места. Больший прирост по усилению при сохранении конструктивной прочности дадут стеки из нескольких небольших антенн.
Полезные ресурсы:
1. Спиральная антенна на 433 MHz. Часть I (конструктив)
2. Спиральная антенна на 433 MHz. Часть II (сборка, методика настройки и тестирования)
3. Защита спиральных антенн от статики
Об этих и других антенно-фидерных вкусностях в AntennaBOX.
