Спиральная антенна

Полезная модель относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, а более конкретно, к спиральной антенне, и может быть использовано для совершенствования широкого класса антенных систем и радиотехнических устройств различного назначения. Задачей предлагаемой полезной модели является создание спиральной антенны, работающей в более широком диапазоне частот с сигналами с многомерной круговой поляризацией. Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают созданием спиральной антенны, в которой, согласно полезной модели, центральный осесимметричный элемент и периферическая часть, выполнены из единого скрученного проводника, при этом точки окружности нижнего основания каждого спирального периферического элемента расположены на линии образованной псевдосферой Лобачевского, а их отводы могут быть расположены в любой точке периферической части антенны, причем диаметр каждого предшествующего спирального периферического элемента составляет 1/3 диаметра последующего спирального периферического элемента.

Полезная модель относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, а более конкретно, к спиральной антенне, и может быть использована для совершенствования широкого класса антенных систем и радиотехнических устройств различного назначения.

Известно, что при конструирование радиотехнических устройств антеннами необходимо учитывать следующие факторы:

- уменьшение габаритов и веса антенны, т.к. антенны с меньшим диаметром и более короткие по длине позволяют уменьшить общие размеры устройства;

- эффекты ослабления и/или блокировки, являющиеся следствием расположения антенны в непосредственной близости от головы пользователя при нормальных режимах функционирования.

- характеристики канала связи, такие как, например, требуемые диаграммы излучения и рабочие частоты.

В настоящее время в радиоэлектронных устройствах широко используют антенны спирального типа. Одной из причин широкого использования спиральных антенн является их способность формировать и принимать излучение с круговой поляризацией.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой спиральной антенне является спиральная антенна, состоящая из центрального осесимметричнного элемента и навитой на него периферической части, состоящей, по крайней мере, из одного спирального элемента с отводами (см. опуб.заявка №2002107216, Кл. Н 01 Q 15/08, 2003).

Известную спиральную антенну изготавливают путем закручивания переферических спиральных элементов (излучателей) антенны в спиральную структуру.

Известная антенна представляет собой четырехзаходную спиральную антенну, использующую четыре излучателя, разнесенные на равные расстояния при их намотке вокруг центрального осесимметричнного элемента (сердечника) и возбуждаемые в фазовой квадратуре (т.е. излучатели возбуждаются сигналами, различающимися по фазе на четверть периода или на 90°).

Длина излучателей равна целому кратному четвертей длины волны на рабочей частоте устройства связи.

Диаграммы излучения подстраивают путем изменения шага излучателя, длины излучателя (в целых кратных четверти длины волны) и диаметра сердечника.

Недостатком известной спиральной антенны является ограниченный рабочей диапазон и невозможность использования для приема-передачи электромагнитных сигналов с многомерной круговой поляризацией.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание спиральной антенны, работающей в более широком диапазоне частот с сигналами с многомерной круговой поляризацией.

Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают созданием спиральной антенны, состоящей из центрального осесимметричного элемента и навитой на него периферической части, состоящей, по крайней мере, из одного спирального элемента с отводами, в которой, согласно полезной модели, центральный осесимметричный элемент и периферическая часть, выполнены из единого скрученного проводника, при этом точки окружности нижнего основания каждого спирального периферического элемента расположены на линии образованной псевдосферой Лобачевского, а их отводы могут быть расположены в любой точке периферической части антенны, причем диаметр каждого

предшествующего спирального периферического элемента составляет 1/3 диаметра последующего спирального периферического элемента.

Полезная модель характеризуется тем, что скрученный проводник состоит, по крайней мере, из двух изолированных единичных проводников и угол скручивания единичных проводников выбирают от 20 до 70 градусов.

Это позволяет создать антенну с многомерной круговой поляризацией, равной количеству спиральных периферических элементов

Предлагаемая конструкция имеет малые габариты и легкость настройки на заданную частоту.

В современной физике объединение различных взаимодействий производится через их описание в многомерных пространствах. Так, например, гравитация была описана через кривизну пространства, то есть в четырехмерном пространстве, а природу слабого взаимодействия удалось связать с электромагнитным через описание в пятимерном пространстве.

Исходя из возможного многомерного характера распространения излучений, то есть размерности 4 и выше, была создана предлагаемая антенна.

Предлагаемая антенна с многомерной круговой поляризацией позволяет регистрировать электромагнитные излучения от электрически нейтральных объектов, в том числе и биологической природы, в которых уравновешено количество отрицательных и положительных зарядов.

Размерность круговой поляризации принимается равной максимальному порядку используемых спиралей:

- порядок обычной спирали принимается равным 1;

- порядок спирали, образованной из спирали порядка 1, принимается равным 2;

Известно, что спираль порядка 2 обеспечивает наиболее полный прием дипольного излучения, спираль порядка 3 - квадрупольного излучения и т.д.

Требование расположения оснований спиральных периферических элементов на псевдосфере Лобачевского основано на принятой в

теоретической физике гипотезе о построении нашего пространства по принципу обеспечения в каждой его точке постоянной отрицательной кривизны.

Предлагаемая конструкция спиральной антенны поясняется описанием и графическими материалами, где на

На фиг 1 - схема конструкции спиральной антенны с центральным осесимметричным элементом;

На графике 1 показаны сигналы, регистрируемые датчиком в интервал времени прохождения хрусталя через зону действия антенны.

На графике 2 показаны сигналы, регистрируемые датчиком в интервал времени прохождения слюды через зону действия антенны.

На графике 3 показана зависимость спектральной плотности мощности сигнала от частоты, полученная для случая регистрации одного образца глины;

На графике 4 - зависимость спектральной плотности мощности сигнала от частоты, полученная для случая регистрации одного образца глины в идентичных условиях через сутки.

Предлагаемая спиральная антенна состоит из центрального осесимметричнного элемента 1 и навитой на него периферической части, включающей, по крайней мере, один спиральный элемент 2 с отводами 3.

Центральный спиралевидный осесимметричнный элемент 1 и периферическая часть выполнены из одного скрученного проводника, состоящего, по крайней мере, из двух изолированных единичных проводников 4.

Угол скручивания единичных проводников 4 центрального осесимметричного элемента выбирают от 20 до 70 градусов.

Опытным путем было доказано, что только при данных параметрах скрутки достигают необходимые технологические результаты конструкции. Диаметр каждого предшествующего спирального периферического

элемента составляет 1/3 диаметра последующего спирального периферического элемента.

Отводы 3 могут располагаться на любой точке периферической поверхности антенны.

Предлагаемую спиральную антенну изготавливают следующим образом:

Сначала скручивают например, шесть единичных проводников 4 и формируют центральный осесимметричный элемент 1, а затем наматыванием самого на себя центрального осесимметричного элемента образуют спиральный периферический элемент первого порядка. Спиральный периферический элемент второго порядка образуют наматыванием самого на себя спирального периферического элемента первого порядка и т.д. При этом точки окружности нижнего основания каждого спирального периферического элемента п - порядка 2 расположены на линии образованной псевдосферой Лобачевского.

Предлагаемая спиральная антенна была опробована в составе датчика для регистрации собственных электромагнитных излучений веществ. Датчик обеспечивает преобразование многомерных электромагнитных колебаний среды принимаемых антенной в одномерный электромагнитный сигнал на выходе датчика.

В датчике использована предлагаемая спиральная антенна выше второго порядка диаметром 3-5 см.

Такая антенна достаточно эффективно подавляют обычное (трехмерное) электромагнитное излучение.

В процессе исследований обнаружено, что датчик регистрирует воздействия от электрически нейтральных веществ и биологических объектов при их прохождении через зону действия антенны. Причем форма сигналов на выходе датчика является специфической для каждого объекта или вещества.

Несмотря на то, что датчик реагирует даже на незначительное движение оператора, обычные электромагнитные помехи (например, электросварка в соседнем помещении или работа мощных соленоидов) не оказывают заметного влияния на качество регистрации сигналов.

Датчик также обеспечивает возможность регистрации излучений от веществ и объектов, находящихся за непрозрачной преградой для обычного электромагнитного излучения. Например, когда вещество находится в герметичной капсуле из металла или пластмассы.

Ниже приведены результаты регистрации собственных излучений различных веществ. Были проведены эксперименты с хрусталем и слюдой (графики 1 и 2)

Измерения снимали на скорости отсчетов АЦП 400кГц. На оси абсцисс указаны порядковые номера отсчетов от 463792 до 524287, что соответствует времени регистрации - 0,15 сек.

На оси ординат указано значение амплитуды напряжения сигнала в милливольтах.

Как нетрудно видеть, значительные отличия формы сигналов для этих веществ обеспечивают возможность их распознавания с достаточно высокой достоверностью.

На графиках 3 и 4 приведены типичные зависимости спектральной плотности мощности сигнала от частоты, полученные для случая регистрации одного образца глины в идентичных условиях через сутки.

На оси абсцисс значения частоты отложены в условных единицах, максимальное значение 4096 соответствует частоте 200 кГц. Поскольку амплитуды характерных выбросов в спектре изменяются в несколько раз, для обеспечения достаточной достоверности распознавания потребуется создание более сложной системы с постоянным отслеживанием изменения фоновой обстановки.

1. Спиральная антенна, состоящая из центрального осесимметричнного элемента и навитой на него периферической части, состоящей, по крайней мере, из одного спирального элемента с отводами, отличающаяся тем, что центральный осесимметричный элемент и периферическая часть выполнены из единого скрученного проводника, при этом точки окружности нижнего основания каждого спирального периферического элемента расположены на линии образованной псевдосферой Лобачевского, а их отводы могут быть расположены в любой точке периферической части антенны, причем диаметр каждого предшествующего спирального периферического элемента составляет 1/3 диаметра последующего спирального периферического элемента.

2. Спиральная антенна по 1, отличающаяся тем, что скрученный проводник состоит, по крайней мере, из двух изолированных единичных проводников.

3. Спиральная антенна по 1, отличающаяся тем, что угол скручивания единичных проводков центрального осесимметричного элемента выбирают от 20 до 70°.

4. Спиральная антенна по 1, отличающаяся тем, что отводы могут располагаться на любой точке периферической поверхности антенны.