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

Синтез позиционной следящей системы
Теория автоматического управления - одна из важнейших технических наук общего применения. Она дает теоретическую базу для исследования и практического применения любых автоматизированных систем во всех областях техники. При решении ...

Расчет электрической цепи при импульсном воздействии
Одной из главных тенденций развития человеческого общества XXI века является стремительный рост потоков разнообразной информации, обеспечивающей его жизнедеятельность. Мы находимся, так называемой, в эре информатизации. Эффективное пр ...

© 2019 | www.techexpose.ru