.

ЩЕЛЕВАЯ АНТЕННА (реферат)

Язык: русский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
77 749
Скачать документ

I. СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

Элементарный щелевой излучатель представляет собой щель, прорезанную в
идеально проводящем плоском экране неограниченных размеров. Параметры
такого излучателя могут быть определены с помощью принципа
двойственности. Принцип двойственности применительно к элементарному
щелевому излучателю гласит: векторы Е и Н электромагнитного поля щели
имеют такое же направление в пространстве и являются такими же функциями
координат, как соответственно Н и Е поля элементарного электрического
вибратора тех же размеров, что и щель.

Воспользовавшись принципом перестановочной двойственности можно
показать, что поле, создаваемое симметричным щелевым излучателем,
совершенно такое же как и поле, создаваемое симметричным электрическим
вибратором, при взаимозамене направлений электрического и магнитного
векторов.

Резонансной щелью называют узкую щель, длина которой 2l приблизительно
равна половине длины волны в свободном пространстве. Ширина щели d
составляет обычно менее десятой доли длины волны. На рис.1 представлены
диаграммы направленности элементарного электрического вибратора (а) и
элементарного щелевого излучателя (б) соответственно в магнитной и
электрической плоскостях.

/ 2, прорезанной в бесконечном экране, рассчитываются по формулам:

в плоскости Н

, (1)

в плоскости Е

, (2)

– угловые координаты точки наблюдения;

2l – длина щели;

.

Из рассмотрения приведенных формул следует, что щель, прорезанная в
экране, не создает направленного излучения в Е-плоскости и ее диаграмма
направленности имеет форму полуокружности с каждой стороны экрана. В
Н-плоскости направленность излучения щели определяется формулой (1) и
зависит от длины щели.

Выводы о направленности излучения щели, прорезанной в безграничном
экране, можно использовать для определения диаграммы направленности
щели, прорезанной в стенке волновода, учитывая, что излучение происходит
лишь в полупространство. В Н-плоскости диаграмма направленности будет
по-прежнему определяться формулой (1), так как излучение вдоль оси щели
отсутствует, а, следовательно, размеры экрана в этом направлении
существенной роли не играют. В Е-плоскости диаграмма направленности
щели, прорезанной в волноводе, зависит от размеров стенки волновода и,
следовательно, будет отличаться от полуокружности.

Поясним зависимость диаграммы направленности щели от размеров стенки
волновода. Предположим, что щель прорезана в экране конечных размеров. В
Е-плоскости формируется за счет протекания поверхностных токов
проводимости (рис.2) и создания на краю экрана резкой неоднородности в
распределении электрического поля и возникновения так называемых
диафрагмированных волн. В любом направлении от щели в Е-плоскости
результирующий вектор электрического поля определяется геометрической
суммой вектора электрических полей трех волн. Фаза результирующего поля
в точке наблюдения будет зависеть в основном от разности хода между
диафрагмированными волнами и волной от щели. Соотношение фаз указанных
векторов электрических полей будет зависеть от размеров экрана.

Следовательно, будут направления, в которых диафрагмированные волн будут
ослаблять поле щели, а также направления, в которых поле щели будет
усилено. Таким образом, диаграмма направленности в плоскости Е от щели,
прорезанной в экране ограниченных размеров, или в волноводе, будет иметь
“волнистый характер”. Примеры диаграмм направленности волноводно-щелевых
антенн в зависимости от размеров экрана показаны на рис.2.

Более точный расчет показывает, что размеры экрана в направлении,
перпендикулярном оси щели, оказывают значительное влияние на диаграмму
направленности и особенно тогда, когда щель располагается на площадке
несимметрично, в то время как размеры экрана в направлении оси щели мало
влияют на ее направленные свойства.

имеет место поперечный ток и продольный ток на широких стенках
волновода (рис.3,а). Эпюры распределения токов по поперечному сечению
волновода приведены на рис.3,б. Поперечный ток в середине широкой стенки
волновода равен нулю и нарастает до своего максимального значения к
краям стенок. Распределение продольного тока представлено на рис.3,в.

sitednl.narod.ru/1.zip – база сотовых по Петербургу

связана с напряжением магнитного поля соотношением:

, (3)

– нормаль к рассматриваемой поверхности.

.

плотность поверхностного тока увеличивается, так как увеличивается
напряженность магнитного поля, и, следовательно, интенсивность
возбуждения щели возрастает. По мере увеличения интенсивности
возбуждения щели входное сопротивление продольной щели и входная
проводимость поперечной щели возрастают.

(рис.5).

/ 2 от поршня.

можно представить эквивалентной двухпроводной линией с волновой
проводимостью

, (4)

– волновое сопротивление.

$

&

$&I?d

f

/ 2. При этом, чем шире щель, тем больше должна быть величина
укорочения. Здесь также существует полная аналогия с симметричным
вибратором. Приближенно укорочение может быть определено по формуле:

(5)

Поперечная щель, прорезанная в широкой стенке волновода, прерывает линии
плотности продольной составляющей поверхностного тока. Поэтому эту щель
следует рассматривать как сопротивление, последовательно включенное в
провода эквивалентной волноводу двухпроводной согласованной линии
(рис.6,а). В случае резонансной поперечной щели нормированное входное
сопротивление рассчитывается по формуле:

– длина волны в волноводе;

– длина волны в свободном пространстве;

a – ширина широкой стенки волновода;

d – ширина узкой стенки волновода;

– расстояние от середины широкой стенки до центра щели.

уменьшается по мере удаления центра поперечной щели от центра широкой
стенки.

Одним из видов поперечных щелей является щель, прорезанная в пластине,
закрывающей торец волновода (рис.7). Для улучшения направленных свойств
торцевая волноводная щелевая антенна снабжается специальным экраном.
Щель возбуждается продольными токами, замыкающимися на внутренней
поверхности пластины. В свою очередь щель возбуждает систему токов на
внешней поверхности торца волновода или экрана. Резонансное
эквивалентное сопротивление такой щели при симметричном расположении ее
относительно широких стенок волновода определяется по формуле (6).

(рис.6,б). Нормированная входная проводимость резонансной продольной
щели рассчитывается по формуле:

(7)

= a / 2) или на боковой стенке. К аналогичному выводу можно придти из
рассмотрения рис.3 и 4.

мало меняются вблизи резонанса, то этими формулами можно пользоваться и
для резонансных щелей.

/ 4

/ 2. При дальнейшем увеличении смещения щели ее резонансная длина
начинает уменьшаться.

, т.е. незначительно отличается от половины длины волны генератора.
Наклонные щели в узкой стенке имеют резонансную длину, приближенно
равную половине длины волны в свободном пространстве.

В тех случаях, когда излучатель должен быть более широкополосным,
находят применение гантельные щели. Зависимость входного сопротивления
гантельной щели от ее размеров приведена на рис.8. С увеличением
диаметра закругления D точка резонанса смещается в сторону больших длин
волн и полоса пропускания увеличивается.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

) отсчитывается по шкале. В одном крайнем положении волновод полностью
закрыт, что соответствует короткому замыканию исследуемого щелевого
излучателя.

Измерение входного эквивалентного сопротивления резонансной щели,
прорезанной в бесконечной проводящей поверхности:

– подключить к генератору торцевой щелевой излучатель (см. рис.7);

– установить частоту генератора (задается преподавателем);

– с помощью измерительной линии определить КСВ и запомнить положение
одного из минимумов напряжения в линии. Закоротить излучающую щель.
Определить, на сколько и в какую сторону смещается при закорачивании
щели зафиксированный ранее минимум напряжения в измерительной линии.
Определить на круговой диаграмме полных сопротивлений величину
эквивалентного входного сопротивления щели.

Рассчитать входное эквивалентное сопротивление торцевой полуволновой
щели по формуле (6). Сравнить величины, полученные экспериментальным и
расчетным путем.

2. Измерение эквивалентного входного сопротивления и проводимости
поперечной и продольной резонансной щели, прорезанных в широкой стенке
волновода;

– подключить к генератору согласно схеме (рис.9) волновод с продольной и
поперечной щелями. Переместить пластины со щелями так, чтобы середина
поперечной щели оказалась симметричной оси волновода. Направить максимум
излучения на приемную рупорную антенну. Зафиксировать наличие излучения
с помощью приемника. Короткозамыкателем настроить щелевой излучатель на
максимум излучения.

Снять нормированную характеристику направленности в плоскости Н.
Сравнить с расчетной.

Аналогично п.1 определить входное эквивалентное сопротивление поперечной
резонансной щели и сравнить с расчетными значениями (6).

излучающую поперечную щель и рупорную приемную антенну. Снять
нормированную диаграмму направленности в плоскости Е. Сравнить с
расчетной.

=12 мм).

Снять нормированную диаграмму направленности в плоскостях Е, Н.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Кочержевский Г.Н. Антенно-фидерные устройства. М., “Связь”,
1967

2. Жук М.С., Молочков Ю.Е. Проектирование антенно-фидерных
устройств. М-Л, “Энергия”, 1966

3. Айзенберг Г.З. Антенны ультракоротких волн. М., “Связь”, 1967

Антенны и устройства СВЧ. Расчет и проектирование антенных решеток и их
излучающих элементов. Под ред. Д.И. Воскресенского. М., “Сов.
радио”, 1972.

PAGE

– PAGE 8 –

www.acsoft.tk

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Ответить

Курсовые, Дипломы, Рефераты на заказ в кратчайшие сроки
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2020