ЧЕТЫРЕХЗАХОДНАЯ СПИРАЛЬНАЯ АНТЕННА ДЛЯ ПРИЕМА СИГНАЛА С МЕТЕОСПУТНИКОВ NOAA НА ЧАСТОТЕ 137.5 МГц

Антенна — это устройство, которое предназначено для излучения или приёма радиоволн. Quadrifilar Helical antenna - четырехдзаходная спиральная антенна, обеспечивающая круговую поляризацию и полный полусферический прием, что необходимо для приема метеорологических спутников на полярной орбите [1].

Диаметр трубки, используемой в руководстве ARRL[2], составляет от 19 до 25 мм при частоте 137.5 МГц. В статье показаны результаты перехода на 8-миллиметровую трубку, которая является гораздо более разумным размером при частоте 137.5 МГц.

Моделирование четырехзаходной спиральной антенны в САПР EMPro.

Отталкиваясь от известного варианта и размеров антенны из [3] была построена электродинамическая модель, а также проведена оптимизация характеристик антенны для получения минимального уровня отражения в полосе рабочих частот. По итогам оптимизации в САПР (EMPro) были выбраны следющие геометрические параметры антенны:

1. Диаметр проводника 8 мм;
2. Высота антенны большой петли 997 мм;
3. Высота антенны малой петли 942 мм;
4. Горизонтальный сепаратор большой петли 220 мм;
5. Горизонтальный сепаратор малой петли 207 мм.

В результате моделирования были получены следующие характеристики антенны:

- волновое сопротивление 100 Ом,

- коэффициентом стоячей волны 1,19

- модуль коэффициента отражения минус 21 дБ.

Реализация четырехзаходной спиральной антенны

Антенна состоит из двух наборов петель разного размера [3], как показано на рисунке 1. На рисунке 2 показан более детально способ подключения антенны.

Рисунок 1.  Четырехзаходная спиральная антенна

Рисунок 2. Схема подключения четырехзаходной спиральной антенны

Для согласования антенны с волновым сопротивлением 100 Ом и основного тракта с волновым сопротивлением 50 Ом, был дополнительно разработан высокочастотный симметрирующий трансформатор, схематичное изображение которого показано на рисунке 3 [4].

Рисунок 3.  Высокочастотный согласующий трансформатор

Измерение уровня согласования антенны с 50 Ом трактом осуществлялось с помощью векторного анализатора цепей Р4М-18. Коэффициент стоячей волны по входу антенны 1.25, а модуль коэффициента отражения минус 19 дБ.

Также были проведены измерения полной схемы с установленным полосно-пропускающим фильтром[5]. В итоге были получены следующие характеристики:

- Коэффициент стоячей волны 1.14,

- модуль коэффициента отражения минус 23 дБ.

Рисунок 4. Коэффициент стоячей волны по входу антенны с установленным полосно-пропускающим фильтром

Рисунок 5. Модуль коэффициента отражения антенны с установленным полосно-пропускающим фильтром

Заключение

По результатам проделанной работы было установлено, что оптимизированные геометрические размеры антенны, и полученные в ходе моделирования данные подтвердились результатами экспериментов.  Таким образом, можно использовать для реализации антенн такого вида уточненные данные о размерах.