Режимы работы маловитковой нерегулярной четырехзаходной цилиндрической спиральной антенны [Operating Modes of a Low-Turn Irregular Four-Way Cylindrical Helical Antenna]

Abstract

Представлены результаты исследования влияния нелинейного изменения угла намотки на электродинамические характеристики маловитковой четырехзаходной цилиндрической спиральной антенны. В отличие от классических подходов с постоянным шагом, в работе вводится параметр приращения угла намотки (Δβ), который позволяет управлять фазовым набегом волны вдоль проводника. Сформулирована система параметрических уравнений для описания геометрии нерегулярной спирали и проведен анализ распределения тока с учетом интерференции падающей и отраженной волн. Численное моделирование 98 конфигураций антенн в САПР «ГАММА» на частоте 2,4 ГГц показало, что варьирование параметров β (42—48°) и Δβ (5—11°) при числе витков N=2 и N=3 обеспечивает управление углом склонения максимума диаграммы направленности в диапазоне 67—96° при коэффициенте усиления 3,95—6,77 dBi. Установлено, что увеличение числа витков с 2 до 3 обеспечивает прирост среднего коэффициента усиления на 0,9 dBi при сохранении коэффициента эллиптичности не хуже 0,79. Доказано, что введение переменного угла намотки обеспечивает эффективное управление пространственным положением максимума излучения антенны и оптимизацию коэффициента эллиптичности без увеличения массогабаритных показателей. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании компактных антенных устройств для беспилотных платформ и мобильных комплексов связи.