Рис. 12.2.18.
Как описано в п. 4.3.3. поляризация обычной волновой рамки зависит от положения точки питания: H-поляризация при питании в горизонтальную сторону, V-поляризация – при питании в вертикальную.
Поэтому для получения круговой поляризации можно использовать одну рамку с периметром 1l, но с двумя точками питания: в горизонтальной и в вертикальной стороне. Такая антенна показана на рис. 12.2.18 и в файле …Circpol loop.gaa. Поскольку волновая петля не очень отличается по характеристикам от l/2 диполя, то и антенна рис. 12.2.18 мало чем отличается от антенны рис. 12.2.11.
Возьмем в качестве исходного материала сложную рамку (п. 4.3.6), состоящую из двух, стоящих рядом волновых рамок с соотношением сторон 2:1. Это квадрат, со стороной 0,7l с перемычкой посередине, в центр которой подается питание. Ясно, что если эта перемычка горизонтальна, то антенна излучает с H-поляризацией, а если вертикальна, то с V-поляризацией.
Сделаем в нашем квадрате сразу две перемычки:
горизонтальную и вертикальную и установим в них источники 00
и 900. Получим антенну круговой поляризации,
показанную на рис. 12.2.19 и в файле …CirQuad.gaa. Она отличается от
антенны рис. 12.2.18 только чуть большим усилением
.
Можно выполнить антенну вращающейся поляризации из волновых рамок и более традиционным способом: взять две рамку с периметром 1l, расположить одну горизонтально, вторую вертикально и запитать их с фазовым сдвигом 900. Такая антенна приведена на рис. 12.2.20 и в файле …Omni Horizontal.gaa. Объемная ДН этой антенны близка к изотропной, максимальное отличие от точной шарообразности не превышает 1,2 дБ.
Добавив в антенну рис. 12.2.20 добавить вторую пару источников (напротив первой пары) и несколько изменив соотношение сторон, можно получить практически идеально шаровую ДН (погрешность менее 0,1 дБ). Такая антенна показана в файле … Isotrop.gaa. Это весьма точное приближение к идеальному изотропному излучателю используется для измерений. Именно эту конструкция имелась в виду в п. 3.1.3, где говорилось, что изотропную антенну можно реализовать на практике.
Если в антенне рис. 12.2.20 мы возьмемся за правый по рисунку
крест и развернем его вокруг оси Х на 1800, то получим антенну,
называемую QHA (аббревиатура от англ. «quadrifilar helix antenna»). Она показана на рис.12.2.21 и в
файле …qha -h.gaa.
.
Поскольку при скручивании длина боковых сторон (при этом они превращаются в спирали) увеличивается, то приходится соответственно уменьшать (до 0,17l) размеры крестообразных вертикальных и горизонтальных сторон. Тем более, что из-за разворота на 1800, токи в этих крестах взаимно противофазны и взаимно компенсируют друг друга. Поэтому ДН антенны рис. 12.2.21 определяется только спиральными боковыми сторонами.
Направление вращения поляризации QHA определяется не только тем, в каком вибраторе стоит источник 900 (как во всех предыдущих антеннах п. 12.2.3), но и направлением закручивания спиралей, а также точкой питания (в левом или в правом кресте по рис. 12.2.21). Поэтому одна и та же QHA в зависимости от выбора токи и способа питания может иметь как RHC, так и LHC.
ДН QHA имеет один широкий лепесток (1200 по уровню – 3 дБ), что делает ее очень удобной для спутниковой связи при достаточных уровнях сигнала. Например, на многих спутниках устанавливаются 2 или 4 QHA с разных сторон для телеметрии и команд. Это позволяет не потерять связь при любой ориентации космического аппарата, одна из QHA всегда будет «видеть» Землю своим главным лепестком.
Кстати. Одна из классических проблем управления космическим аппаратом – потеря узконаправленной антенной Земли при неполадках с ориентацией и связанная с этим невозможность передать на борт (узконаправленная антенна имеет высокое подавление боковых лепестков) корректирующие команды. Для исключения такой ситуации на большинстве космических аппаратов кроме остронаправленных антенн имеются и несколько антенн круговой поляризации с широкими лепестками. Часто это именно QHA.
Несмотря на ощутимое подавление заднего лепестка QHA на металлических объектах устанавливается на выносной диэлектрической штанге, так, чтобы минимальное расстояние от антенны до корпуса было бы не менее высоты самой QHA. Внутри диэлектрической штанги расположены кабели системы питания и согласования. В файле … qha -h_line.gaa показана модель с линиями фазирования.
QHA также применяются и на Земле. Для спутниковых телефонов, приемников телеметрии и.т.д. Например, на рис. 12.2.22 и в файле … QHA.maa показана QHA на частоту 137,5 МГц, применяемая для приема спутниковых карт погоды. В ней применен метод питания, показанный на рис. 12.2.15. Две рамки соединены параллельно в точке питания, а необходимый фазовый сдвиг 900 достигается увеличение периметра одной из них на 4% против резонансного, и уменьшением на те же 4% периметра другой.
ДН антенны рис 12.2.22 направлена в зенит. Поэтому при
фиксированном положении антенны можно принимать сигналы со спутников
большую часть времени их нахождения в зоне радиовидимости, исключая
лишь положение, совсем близкое к горизонту (зенитный угол ниже 200).