10 Волноводно-щелевые антенны. Принципы построения. Анализ диаграммы направленности. характеристики. кратко

Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про волноводно-щелевые антенны принципы построения анализ диаграммы направленности характеристики , и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое волноводно-щелевые антенны принципы построения анализ диаграммы направленности характеристики , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Устройства СВЧ и антенны.

Волноводно-щелевые антенны. Принципы построения. Анализ диаграммы направленности. Основные характеристики.

10.1. Общие сведения о волноводно-щелевых антеннах

Волноводно-щелевые антенны (ВЩА) находят широкое применение в антенной технике. Они используются в качестве облучателей сложных антенн, а также как самостоятельныеконструкции, позволяющие реализовать широкий класс ДН. При расчете поля излучения щели, прорезанной в неограниченной металлической плоскости и возбуждаемой, например, плоскойволной, полагают, что вторичное поле, обусловленное влиянием щели, можно определить, если в соответствии с принципом двойственности ввести понятие эквивалентного магнитного тока.Таким образом, щель можно рассматривать как некоторый магнитный вибратор, анализ направленных свойств которого может быть выполнен с помощью формул, полученных дляэлектрического вибратора [3].

В технике СВЧ преимущественно используются щели, прорезанные в стенках волноводов, которые имеют ограниченные размеры. Поэтому указанное теоретическое рассмотрениереальной щели будет иметь приближенный характер. В некоторых случаях возможно строгое решение задачи о возбуждении электромагнитных волн во внешнем пространстве, например, длящели, прорезанной в стенке круглого волновода.

Щели, прорезанные в стенках волновода, возбуждаются токами, протекающими по его внутренней поверхности (рис. 10.1). Распределение поверхностного тока определяется типом волны,распространяющейся в волноводе, а интенсивность возбуждения щели зависит от числа пересекающих ее линий тока. Чем больше проекция щели на нормаль к линиям тока и чем больше егоплотность, тем сильнее возбуждается щель и больше напряженность излучаемого ею поля. Таким образом, интенсивность поля излучения можно регулировать путем выбора положения щели.Это свойство щелевых излучателей используется в расчетах многощелевых решеток с целью создания необходимого распределения амплитуд возбуждения вдоль антенны [3].

адг б

Одиночный щелевой излучатель обладает слабыми направленными свойствами. Поэтому практическое применение находят многоэлементные щелевые антенны, направленные свойствакоторых существенно зависят от числа щелей, их взаимного расположения на стенках волновода и режима работы передающей линии. В соответствии с этим различают резонансные инерезонансные антенны. Для каждой из них возможно построение антенн с так называемыми согласованными щелями.

В резонансных волноводных антеннах щели возбуждаются синфазно. Это достигается расположением их относительно друг друга на расстоянии , где — длина волны в волноводе(рис. 10.2).

При этом на конце волновода может быть короткозамыкающий поршень или поглощающая нагрузка.

Если в конце антенны на расстоянии от последней щели находится короткозамыкающий поршень, то каждая из щелей оказывается расположенной в пучности тока.

Для уменьшения длины антенны при данном числе щелей их прорезают в шахматном порядке по обе стороны от средней линии широкой стенки волновода (рис. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . 10.2, в) на расстоянии друг от друга. При таком расположении они возбуждаются синфазно, так как поверхностные токи (рис. 10.1) пересекают их в одном направлении.

10.2. Основные характеристики волноводно-щелевых антенн

Полагая, что взаимное влияние щелей пренебрежимо мало, а размеры и интенсивность их возбуждения одинакова, направленные свойства многощелевой антенны можнохарактеризовать такой же функцией направленности, как и для линейной антенной решетки (см. рисунок 10.3)

где N — число щелей; d — расстояние между щелями; 0 — разность фаз токов соседних

излучателей; — угол, отсчитываемый в плоскости Н от нормали к плоскости антенны;

F1() — функция направленности одиночного излучателя. Для щели длиной 2l в плоскости Н эта функция имеет вид

При расчетах необходимоучитывать, что щелевой вибратор в отличие от электрического вибратора не является всенаправленным вследствие ограничивающего влияния стенокволновода.

Рис. 10.3 — К определению ДН антенны

Расчет функции направленности в этом случае сложен, ограничивается частными результатами эксперимента (рис. 10.4) и приближенными расчетами. Пример ДН, прорезанной вбесконечном экране, показан на рис. 10.4.

У нерезонансных антенн щели располагаются вдоль волновода на расстоянии, отличном от , и возбуждаются несинфазно бегущей волной (рис. 10.5). Режим бегущей волныобеспечивается согласованием волновода с нагрузкой, для чего в его конце устанавливается поглотитель. Поэтому КПД нерезонансных антенн меньше чем у резонансных.

Функция направленности нерезонансной антенны описывается выражением (10.1), при этом 0 0 и направление максимального излучения образует с нормалью к плоскостирасположения щелей угол

где 0 — сдвиг фаз между токами, возбуждающими две соседние щели; d — расстояние между щелями.

Нули функции направленности определяются выражением

где — количество щелей. Ширина главного лепестка ДН по нулевому уровню составляет

Если число элементов N велико, то

— в радианах

— в градусах

а ширина главного лепестка ДН науровне половинной мощности определяется формулой

— в радианах

— в градусах

Если щели нерезонансной антенны располагаются в шахматном порядке по обе стороны средней линии широкой стенки волновода, то вместо величины в (10.2) следует подставитьвеличину . Линейное изменение фазы токов элементов решетки вдоль

00 антенны приводит к повороту ДН на некоторый угол. При этом направление главного максимума ДН определяется формулой

или

Отсюда легко определить значение угла, определяющего направление максимума ДН антенной решетки

при заданном расстоянии d между щелями или определить расстояние d при известном значении угла

Нерезонансные антенны являются более широкодиапазонными, чем резонансные, что обусловленоих хорошимсогласованием вполосе частот. В резонансных и нерезонансных щелевых антеннах можно осуществить индивидуальное согласование щелей с волноводом при помощи штырейили путем выбора места расположения щели относительно средней линии стенки волновода (рис. 10.7). При этом говорят об антеннах с согласованными щелями.

Рисунок 10.6 — Способ согласования щелейс волноводом:

а) подстройка с помощью реактивных штырей;

б) подстройка выбором смещения x1 и угла наклона 

Круглая волноводно-щелевая антенна

Щелевая антенна

не резонансные волноводнощлвые антенны работающие в ржиме стоячих волн

Антенная система навигационной корабельной РЛС Дон

Статью про волноводно-щелевые антенны принципы построения анализ диаграммы направленности характеристики я написал специально для тебя. Если ты хотел бы внести свой вклад в развитие теории и практики, ты можешь написать коммент или статью отправив на мою почту в разделе контакты. Этим ты поможешь другим читателям, ведь ты хочешь это сделать? Надеюсь, что теперь ты понял что такое волноводно-щелевые антенны принципы построения анализ диаграммы направленности характеристики и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Устройства СВЧ и антенны

Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про волноводно-щелевые антенны принципы построения анализ диаграммы направленности характеристики