交叉 - 旋转(旋转门)天线和阵列
Brown [1]于1936年发明的旋转门天线是创建圆形图案(RHCP或LHCP)的宝贵工具。它通常用于移动通信。
旋转门天线参数
旋转门天线通常在偶极样天线的基本(系列)共振下运行。为了实现圆形极化,旋转栅极具有外部正交混合体为90度功率分隔器/组合器,或者内置的相位转换网络。在此示例中,天线设计为300 MHz。两个交叉偶极子之间的间距是lambda/50的顺序。
freq = 300E6;lambda = 3e8/freq;偏移= lambda/50;间距= lambda/2;长度= lambda/2.1;宽度= lambda/50;Anglevar = 0:10:180;freqrange = 200E6:2E6:400E6;gndspacing = lambda/4;
旋转门天线
旋转栅极是通过使用两个相同的偶极子彼此成直角来创建的。默认交叉的偶极偶极目录元件旋转90度以将其设置在X-Y平面中。通过指定第二偶极子至90度的相移获得所需的90度相移
d =偶极子('长度',长度,'宽度',宽度);ant =二脂(二)'元素',D,'倾斜',90,'tiltaxis',[0 1 0]);数字;显示(ant);
下图显示了旋转门天线的第一个元素的返回损失。由于两个元素是相同的,因此第二个偶极子的返回损失应相同。这些元素与75欧姆系统非常匹配。
数字;ReTurnLoss(Ant,Freqrange,75);
交叉 - 偶极子的辐射模式在X-Y平面上是对称的,峰值接近2.1dbi。
图案(ANT,FREQ);
计算旋转门的轴向比率并绘制在两个主要平面中。从图中可以看出,轴向比小于3db,在孔的两侧约为45度。这表明天线在孔周围的90度区域中给出了接近圆极化。
ar1 =轴向载体(Ant,Freq,0,Anglevar);AR2 =轴向层(Ant,Freq,90,Anglevar);数字;情节(Anglevar,ar1,'r* - ',Anglevar,AR2,'ro-');轴([0 180 0 5]);网格上;Xlabel(“海拔(DEG)”) 传奇('az = 0',,,,'az = 90')ylabel('轴向比(db)');标题(“旋转栅极天线”)
3个元素旋转门数组
下图显示了三个元素旋转栅极阵列。选择元素之间的间距为lambda/2。第一个旋转门元件是原点,而其他两个元素则为一个半波长。
arr =线性array('元素',蚂蚁,“ elementspacing',间距,“计数”,3);显示(arr);
下图显示了结果阵列的方向性。峰值接近6.8 dbi。关于X-Y平面的模式仍然是对称的。
图案(ARR,FREQ);
带有反射器的4个元素旋转门数组
为了防止X-Y平面以下辐射的损失,可以添加反射器。下面是由反射器支持的四个元素旋转门数组。反射器长度是波长的两倍,而宽度为波长。反射器和天线之间的间距是四分之一波长。阵列对原点是对称的,因此原点没有元素。
r =反射器(“激励者”,蚂蚁,“地面平面长度”,lambda/2,...“地面平面”,lambda,'间距',gndspacing);refarray = linararray('元素',r,,“ elementspacing',间距,“计数”,4);表演(反驳);
下图显示了四个元素阵列的辐射模式。峰值接近12.6 dbi。反射器的存在确保大多数能量沿正Z轴辐射。
数字;图案(RefArray,FREQ);
下图显示了零方位角的图案切片。
数字;patternelevation(Refarray,Freq);
无限地面平面上的4个元素旋转栅栏阵列
通过将其放置在无限的接地平面上,可以近似电气较大的结构上的旋转栅阵列。这可以通过使反射器无限的接地平面长度实现。
refarray.element.groundplaneLength = inf;表演(反驳);
下图显示了旋转门阵列在无限地面平面上的辐射图案。不出所料,没有能量在地下下方泄漏。
图案(RefArray,FREQ);
参考
[1] G. H. Brown,“旋转门天线”,电子学,1936年4月,第14-17页。