Технические разделы

Расчёт волноводно-щелевой антенной решётки

Щели в качестве излучающих элементов или самостоятельных антенн широко используется в технике СВЧ. Волноводно-щелевые линейные антенные решетки обеспечивают сужение диаграммы направленности в плоскости, проходящей через ось волновода.

Основными достоинствами ВЩАР являются:

. Ввиду отсутствия выступающих частей, излучающая поверхность ВЩР может быть совмещена с внешней поверхностью корпуса летательного аппарата, не внося при этом дополнительного аэродинамического сопротивления (бортовая антенна).

. В них могут быть реализованы оптимальные ДН, так как законы распределения поля в раскрыве могут быть различными за счет изменения связи излучателей с волноводом.

. Они имеют сравнительно простое возбуждающее устройство, просты в эксплуатации.

Недостатком ВЩАР является ограниченность диапазонных свойств. При изменении частоты в несканирующей ВЩАР происходит отклонение луча в пространстве от заданного положения, сопровождающееся изменением ширины ДН и ее согласования с питающим фидером.

Волноводно-щелевые антенны, используемые в качестве излучателя, имеют несколько щелевых вибраторов, прорезанных в волноводе. Щель обладает резонансными свойствами. Резонансная длина щели приблизительно равна 2l ≈ λ0 / 2. Прорезанная в волноводе щель имеет однонаправленное излучение и может быть прорезана в широкой и узкой стенках волновода. При этом продольная щель в широкой и узкой стенках эквивалентна параллельно включенному в линию сопротивлению, поперечная щель в широкой стенке - включенному последовательно.

Сопротивление щели зависит от места расположения в волноводе. В тех случаях, когда необходимо обеспечить согласование антенны с трактом, меняют место расположения щели или поворачивают её. Например, продольная щель в центре широкой стенки волновода почти не излучает; если же её поворачивать или смещать в сторону боковых стенок, то излучение увеличивается; поперечная щель в узкой стенке волновода также почти не излучает, но при её повороте излучение увеличивается. Ширина щели определяется из условия электрической прочности. Увеличение ширины щели увеличивает её электрическую прочность и уменьшает резонансную длину, которая становится меньше λ0 / 2. Для получения узкой диаграммы направленности применяют многоэлементные волноводно-щелевые антенны.

Если антенны состоят из N продольных щелей, расположенных на расстоянии λв / 2, то для достижения полного согласования сопротивление каждой щели должно быть больше волнового сопротивления волновода в N раз. Аналогично этому сопротивление поперечной щели должно быть меньше волнового сопротивления волновода в N раз. Если щели возбуждены синфазно, то максимум главного лепестка будет ориентирован перпендикулярно плоскости расположения щелей, причём в плоскости, перпендикулярной продольной оси волновода, ДН будет широкой, а в плоскости, содержащей ось волновода, - узкой и тем уже, чем больше длина антенны.

Достигнуть синфазного возбуждения антенны можно двумя способами: выбором расстояния между соседними щелями, равным λв или λв / 2. В обоих случаях резонансные решетки имеют синфазное возбуждение всех щелей (с учетом дополнительного сдвига фаз соседних продольных щелей на , за счет их взаимного расположения по разные стороны от середины широкой стенки).

Синфазные антенны обычно работают в режиме стоячей волны, для обеспечения которого в конце антенны устанавливают коротко-замыкающий поршень. Расстояние между поршнем и последней щелью должно быть таким, чтобы щели находились в пучности стоячей волны в волноводе. Синфазные многощелевые антенны являются резонансными.

Еще статьи по технике и технологиям

Расчёт характеристик системы связи
Система связи состоит из источника дискретных сообщений, кодера источника, кодера канала, модулятора, линии связи, демодулятора, декодера канала, декодера источника и получателя сообщений. Определить характеристики системы: . Стат ...

Устройство измерения температуры окружающей среды, напряжения на выходах потенциометра, управление звуковым излучателем и часы
Первое, что привлекает внимание в PIC-контроллерах - это простота и эффективность. В основу концепции PIC, единую для всех выпускаемых семейств, была положена RISC-архитектура с системой простых однословных команд, примен ...

© 2019 | www.techexpose.ru