Hvað er helical loftnet?
Helix-loftnet, einnig þekkt sem helix-loftnet, er vírloftnet sem er myndað með því að vefja leiðandi vír eða rör í þrívíddar-helix. Annar endi helix-loftnetsins er venjulega tengdur við miðjuleiðara fóðurlínunnar, en ytri leiðarinn er tengdur við málmjarðflöt eða endurskinsflöt.
Sérstök lögun loftnetsins gerir því kleift að starfa í mismunandi geislunarhamum eftir því hvaða samband er á milli helixvíddar og bylgjulengdar.
Meðal þessara stillinga,áshamurer sérstaklega mikilvægt í RF og örbylgjutækni þar sem það getur veitt stefnubundna geislun, tiltölulega breitt bandvídd og hringlaga skautun. Þessir eiginleikar gera helix loftnet gagnleg í gervihnattatengingum, fjarmælingum, mælingum, geimsamskiptum, útvarpsstjörnufræði og öðrum forritum þar sem stefna loftneta getur breyst.
Rekstrartíðni helix loftnets er ekki takmörkuð við eitt fast band. Þess í stað er hún fyrst og fremst ákvörðuð af efnislegum málum þess miðað við bylgjulengd. Því er hægt að hanna helix uppbyggingu fyrir VHF og UHF kerfi sem og hærri tíðni RF og örbylgjuforrit.
Mynd 1. Dæmi um helix loftnet sem notuð eru í stefnubundnu samskiptakerfi.
Grunnbygging spíralloftnets
Dæmigert helical loftnet samanstendur af fjórum meginhlutum:
- Spiralleiðari
- Jarðplan eða endurskinsmerki
- RF-fóðrunarpunktur
- Vélrænn stuðningsgrind
Helixinn er yfirleitt úr koparvír, rörum eða öðru leiðandi efni. Annar endinn er tengdur við miðjuleiðara koaxialflutningslínu, en ytri leiðarinn er rafmagnslega tengdur við jarðflötinn.
Jarðplanið hjálpar til við að stjórna geislunarstefnu og virkar sem hluti af fóðrunarkerfi loftnetsins. Í hagnýtum hönnunum geta stærðir þess haft veruleg áhrif á viðnám, afköst frá framhlið til baka og útgeislunarmynstur sem myndast.
Nokkrir rúmfræðilegir þættir ákvarða rafmagnshegðun loftnetsins:
- D — Þvermál helix
- C — Ummál einnar beygju
- S — Bil milli aðliggjandi beygja
- N — Fjöldi snúninga
- α — Hallahorn
- L — Heildaráslengd
Ummálið er:
[C = πD]
Hægt er að tákna hallahornið sem:
[\alpha=\tan^{-1}\left(\frac{S}{\piD}\right)]
Þessar breytur er ekki hægt að skoða sjálfstætt því að breyting á einni vídd breytir viðnámi, pólun, geislabreidd, mögnun og rekstrartíðni loftnetsins.
Mynd 2. Dæmigerð uppbygging spírallaga loftnets með spíralleiðara og endurskinsflöt á jarðplani.
Tvær helstu geislunarhamir
Einn áhugaverðasti eiginleiki helix-loftnets er að sama grunnbygging getur framleitt mjög mismunandi geislunarmynstur eftir rafmagnsstærð þess.
Tvær algengar ræddar rekstraraðferðir eru:
- Venjulegur hamur
- Áslæg stilling
Að skilja muninn á þessum tveimur stillingum er nauðsynlegt þegar þú velur eða hannar helix loftnet.
Venjuleg stilling á spíralloftneti
In venjulegur hamur, heildarþvermál og bil á milli helix-þráðanna eru rafmagnslega lítil miðað við bylgjulengdina.
Geislun beinist aðallega nokkurn veginn hornrétt á helixásinn frekar en eftir honum. Rafsegulhegðunina má skilja sem samsetningu af sviðum sem myndast af stuttum rafdípóli og lítilli lykkju.
Eftir því hvernig spírallögun, stefnuhorni, fóðrunarfyrirkomulagi og athugunarstefnu er hægt að sjá að skautunin getur verið línuleg, sporöskjulaga eða í sumum útfærslum næstum hringlaga.
Venjulegir spiralar eru yfirleitt þéttir, en rafmagnslega litlir víddir þeirra leiða til tiltölulega lágs geislunarviðnáms. Þetta getur leitt til minni geislunarnýtni og þrengri bandvíddar en áslæg hönnun.
Þau eru því gagnleg þegar stærð loftnets er mikil takmörkun og mjög mikil ávinningur er ekki nauðsynlegur.
Mynd 3. Dæmigert geislunarmynstur venjulegar helix-loftnets.
Axial-Mode Helical Loftnet
Hinnáshamur, stundum kölluð endalokastilling, er sú stilling sem oftast er tengd við afkastamikil helical loftnet.
Í þessum ham er rafsegulorka aðallega geisluð eftir ás helixsins og myndar stefnubundna geisla.
Dæmigerð áslæg hönnun notar helix ummál sem er um það bil sambærilegt við eina bylgjulengd:
[C \u.þ.b. \lambda]
Beygjubilið er oft í kringum:
[S \u.þ.b. 0,2\lambda \text{ til } 0,3\lambda]
þar sem um það bil fjórðungur bylgjulengdar er algengur upphafspunktur.
Fyrir margar hefðbundnar áslægar stillingar eru oft notaðir hallahorn í kringum 12°–14°.
Við viðeigandi rúmfræðilegar aðstæður sameinast svið sem myndast við endurteknar beygjur á uppbyggilegan hátt meðfram helixásnum. Þetta framleiðir stefnubundnan geisla ásamt hringlaga eða næstum hringlaga skautun.
Fjöldi snúninga hefur einnig áhrif á afköst loftnetsins. Aukinn fjöldi snúninga getur almennt aukið stefnu og ávinning á meðan aðalgeislinn er þrengri, þó að hagnýt hönnun verði einnig að taka tillit til vélrænnar lengdar, leiðartaps, viðnámssamræmingar og uppsetningartakmarkana.
Mynd 4. Dæmigert geislunarmynstur áslægs loftnets með helix-laga aðalgeisla.
Hægri og vinstri hringlaga skautun
Einn helsti kosturinn við áslaga helical loftnet er náttúruleg hæfni þess til að mynda hringlaga pólun.
Eftir því hvernig vindáttin og geislunaráttin er, er hægt að hanna helix til að framleiða annað hvort:
- RHCP — Hægri hringlaga skautun
- LHCP — Vinstri hringlaga skautun
Hringlaga skautun er sérstaklega gagnleg þegar hlutfallsleg stefna sendi- og móttökuloftnetsins getur ekki haldist föst.
Til dæmis geta gervitungl, geimför, loftbornar pallar, snúningskerfi og færanleg fjarskiptabúnaður stöðugt breytt um stefnu. Hringlaga skautað loftnet getur dregið úr næmi samskiptatengilsins fyrir þessum hornbreytingum.
Pólunarjöfnun er enn mikilvæg. RHCP loftnet á helst samskipti við RHCP loftnet, en LHCP loftnet ætti venjulega að vera parað við LHCP loftnet. Andstæðar hringlaga pólunar geta leitt til verulegs pólunartaps.
Fyrir verkfræðilegt mat,áshlutfaller almennt notað til að lýsa gæðum hringlaga skautunar. Tilvalin hringlaga skautuð bylgja hefur áshlutfall upp á 0 dB, en hagnýt hringlaga skautuð loftnet eru oft metin út frá tiltekinni áshlutfallskröfu yfir æskilega tíðni og hornsvið.
Þættir sem hafa áhrif á afköst helical loftnets
Hegðun helix loftnets er nátengd rúmfræði þess.
Mikilvægir hönnunarþættir eru meðal annars:
Helix ummál
Sambandið milli ummáls og bylgjulengdar gegnir mikilvægu hlutverki við að ákvarða hvort loftnetið starfar í venjulegri stillingu eða áslægri stillingu.
Beygjubil
Bil hefur áhrif á fasasambandið milli strauma á aðliggjandi beygjum og hefur því áhrif á stefnu geislans, impedans og skautun.
Hallahorn
Hallahornið lýsir því hversu hratt helixinn færist eftir ás sínum. Það er mikilvægur þáttur til að viðhalda stöðugri hegðun í ásham.
Fjöldi snúninga
Fleiri snúningar auka almennt rafmagnsljósop og geta veitt meiri stefnumörkun, en þeir auka einnig lengd loftnetsins og vélræna flækjustig.
Jarðplan
Stærð og lögun endurskinsmerkisins hafa áhrif á framgeislunarmynstur, viðnám og afturgeislun.
Samsvörun milli straums og viðnáms
Jafnvel með réttum helix-víddum getur léleg viðnámssamræming aukið endurkastað afl og dregið úr raunafköstum loftnetsins. Því þarf að meta endurkaststap eða VSWR ásamt geislunareiginleikum í hagnýtum hönnunum.
Geislunarmynstur og ávinningur
Í áslægri stillingu framleiðir helix-loftnet aðalgeisla sem er miðjuður um það bil meðfram helix-ásnum.
Þegar rafmagnslengd og fjöldi vindinga eykst, þrengir aðalgeislinn almennt og stefnumörkun loftnetsins eykst. Hliðarblaðar geta einnig komið fram, sérstaklega í lengri eða illa uppbyggðum mannvirkjum.
Því ætti ekki að meta loftnetið eingöngu út frá ávinningi. Verkfræðingar taka venjulega tillit til nokkurra eiginleika saman:
- Hagnaður
- Innleystur hagnaður
- Hálf-afls geislabreidd
- Áshlutfall
- VSWR eða afturfallstap
- Hlutfall fram og aftur
- Hliðarblaðsstig
- Hreinleiki pólunar
- Geislunarnýtni
Þessi samsetning breytna gefur mun heildstæðari mynd af afköstum loftnetsins en eitt gildi fyrir hagnað.
Kostir helical loftneta
Helical loftnet bjóða upp á nokkra gagnlega verkfræðilega kosti:
- Tiltölulega einföld vélræn smíði
- Náttúruleg hringlaga skautunargeta í ásham
- Gagnleg rekstrarbandvídd
- Góð stefnuvirkni
- Stærðanleg rúmfræði fyrir mismunandi tíðnisvið
- Sveigjanleg RHCP eða LHCP innleiðing
- Hentar fyrir einstakar loftnet eða loftnetsraðir
Hönnunartakmarkanir
Það eru líka nokkrir þættir sem þarf að hafa í huga:
- Áslaga hönnun getur krafist mikillar líkamlegrar lengdar
- Meiri styrkur krefst venjulega fleiri snúninga og þar af leiðandi lengri loftnets.
- Afköst eru mjög háð rúmfræðilegri nákvæmni
- Stærð jarðflatar hefur áhrif á geislunareiginleika
- Fóðursamsvörun verður að vera rétt hönnuð
- Vélrænn stuðningur verður mikilvægari við hærri umferðafjölda
- Gagnstæðar hringlaga skautunarskynjanir geta valdið miklu tapi á skautunarmisræmi
Dæmigert forrit
Spiralloftnet er að finna í fjölbreyttum RF-kerfum, þar á meðal:
- Gervihnattasamskipti
- Fjarmælingar og mælingar á geimförum
- Samskipti milli jarðstöðva
- Útvarpsstjörnufræði
- Samskiptakerfi í lofti og geimferðum
- RF fjarmælingar
- Stefnutengdar VHF og UHF tengingar
- Fjarkönnun
- Loftnetsmælingar og rannsóknir
- Tilraunir með hringlaga skautun
- Prófun á samskiptakerfum
Af hverju skipta helical loftnet máli í RF verkfræði
Spiralloftnetið er frábært dæmi um hvernig rúmfræði loftnets stýrir rafsegulhegðun.
Með því að breyta breytum eins og ummál, bili, tónhæðarhorni og fjölda snúninga geta verkfræðingar fært sig úr þéttum breiðhliðargeisla yfir í stefnuvirkt hringlaga skautað loftnet.
Þetta samband milli eðlisfræðilegrar rúmfræði og rafmagnsafkösts er einnig mikilvægt þegar rannsakaðar eru flóknari loftnetstækni eins og hringlaga skautaðar hornloftnet, loftnetsfylki, gervihnattaloftnet, breiðbandsmæliloftnet og örbylgjufjarskiptakerfi.
RF MISO þróar loftnet og örbylgjuíhluti fyrir RF prófanir, samskipti, ratsjár, loftnetsmælingar og kerfissamþættingu. Skilningur á grunnbyggingu loftneta eins og helical loftneta hjálpar verkfræðingum að meta betur mikilvæga þætti eins og tíðnisvið, mögnun, skautun, áshlutfall, geislabreidd, VSWR og geislunarmynstur.
Til að læra meira um loftnet, vinsamlegast farðu á:
Birtingartími: 7. ágúst 2026
