Лекции по антеннам

133

Зная закон распределения напряжения вдоль щели создаваемое ею поле можно найти двумя способами:

Симметричная щель рассматривается как система одинаково ориентированных элементарных щелевых излучателей и используется теорема умножения. Множитель системы fсист ( ) определяется как и для симметричного вибраторов, т.к. АФР для них совпадают f0 ( ) определяется выражением (11.5). Отсюда находим поле и ДН симметричной щели.

Используя принцип двойственности ( на основании совпадения законов распределения АФР в симметричных вибраторе и щели) производим замену

J П

2 наU П в формулах поля для симметричного вибратора.

Так при 2l 2 имеем:

Итак, ДН полуволновой щели и полуволнового вибратора одинакова.

Проводимость щели

Сравним Н B и HОЩ из (11.5).

Если U П 60 J П , то H B H Щ , т.е. амплитуда полей излучения щели и

вибратора во всех точках дальней зоны одинаковы. Одинаковы и излучаемые мощности, т.е.

G Щ - проводимость излучения щели.

Отсюда

ширины щели. Для настройки щели в резонанс ее надо укоротить, чем шире щель, тем больше укорочение.

Реальные щелевые излучатели располагаются на телах конечных размеров. Поэтому принцип двойственности не помогает и для определения поля излучения щели используются различные приближенные методы.

Влияние конечных размеров экрана.

1. ДН в плоскости Н мало отличается от ДН в бесконечном экране.

135

2. ДН в плоскости вектора Е заметно искажается даже при больших размерах экрана.

Вместо окружности, соответствующей случаю бесконечного экрана

ДН приобретает вид восьмерки с нулями в направлении

экрана, т.е. вместо скачка вектора Е при переходе через плоскость экрана в случае бесконечного экрана (ДН имеет при этом вид окружности)при переходе через экран конечных

размеров происходит переход в свободном пространстве, скачка вектора Е

при этом быть не может.

Реактивное сопротивление при конечных размерах экрана меняетсянезначительно, активное сопротивление – сильнее.

Волноводно – щелевые антенны.

Так как одиночная щель имеет слабо выраженные направленные свойства для получения узких ДН применяют многощелевые антенны Важным типом таких антенн является ВЩА, т.е. система полуволновых щелей, прорезанных в стенке волновода , чаще с волной Н10

Различают: 1)Резонансные ВЩА

2)Нерезонансные ВЩА

136

Резонансные антенны

дифракционных максимумов. Резонансная антенна работает в режиме стоячей волны, для чего в конце антенны (волновода) устанавливается коротко замыкающий поршень расстояние от поршня до последней щели должно быть таким, чтобы щель находилась в пучности той составляющей тока, которой она возбуждается.

Поэтому, для продольного расположения щели это расстояние кратно

расстоянии кратному целому числу полуволн недостатком антенн является – узкополосность. При небольших изменениях частоты нарушается синфазность возбуждения и искажается ДН антенны.

Нерезонансные антенны.

фронта и следовательно меняется направления главного max ДН.

Если диапазон настройки включает частоту, для которой d В 2 , то отражения от отдельных щелей суммируются и КСВ резко увеличивается,

т.е. увеличивается Ротр на входе антенны , а P

уменьшается (эффект нормали).

Поэтому диапазон частот не должен перекрывать частоту соответствующую направлению нормали.

Если же в нерезонансной антенне необходимо перекрывать и это направление, то необходимо дополнительно согласовать каждую щель с волноводом индивидуальным настроечным элементом. Для расширения полосы используется гантельные щели (рис.11.5)

Для круговой поляризации – крестообразные щели.

стены волновода, а – ширина волновода, вектор H поляризован по кругу направление вращения зависит от направления волны и стороны расположение щелей от осевой линии Это свойство в ВЩА используется для создания анализатора поляризации. Иногда щели прорезаются вдоль линии поверхностного тока тогда для их возбуждения и настройки используются реактивные штыри которые искажают структуру поля в волноводе и вызывают появление радиальных токов,

пересекающих щель.

139

падающей и образует проходящую волну, а втораяявляется отраженной от

щели.

Т.о. мощность, падающая со стороны генератора волны, равна сумме мощностей: прошедшей за щель волны, отраженной волны и мощности излучения.

Подобную аналогию можно провести в длинной линии с включенным в некотором сечении сосредоточенным, сопротивлением если мощность потерь

в этом сопротивлении считать равной мощности излучения щели.

gщ rщ

Если щель возбуждается продольным и поперечным токами, то она эквивалентна четырехполюснику Для резонансных щелей величина эквивалентных сопротивлений

(проводимостей), нормированных к волновому сопротивлению

(проводимости), определяется формулами:

Продольная щель в широкой стенке волновода:

Поперечная щель в широкой стенке волновода:

140

Наклонная щель в узкой стенке:

В длина волны в волноводе ; – угол наклона щели, х смещение щели относительно средней линии широкой стенки волновода ; а , в – поперечные размеры волновода. Если щели не резонансные, то эквивалентные им сопротивление (проводимости) комплексные.

Эквивалентная схема многощелевых антенн.

Для поперечных щелей в широкой стенке волновода

где n – число щелей

Для согласования с возбуждающим волноводом необходимо выполнение условие

ngЩ=1 nrЩ=1 ,

отсюда определяется rЩ или gщ а затем из х и . Сложнее провести расчет,

если щели расположены не идентично.

Достоинства: невыступающая конструкция (прим в ЛА), возможно электрическое сканирование

Недостатки: малая диапазонность и величина пропускаемой мощности,

необходимо смещение щели относительно средней волновода.