Хвилеводно-щілинні антени

Компактність і можливість виконання щілинних антен врівень з металевою обшивкою роблять їх надзвичайно зручними для розміщення на літальних апаратах, особливо на швидкісних літаках і ракетах.

На рис. 12, а зображена багатощілинна антена НВЧ, яка складається з півхвильових резонансних щілин, прорізаних у шаховому порядку по обидва боки від середньої лінії широкої стінки прямокутного хвилеводу з хвилею . Нормована амплітудна ДС такої антени в повздовжній площині визначається добутком нормованої амплітудної ДС одиночної щілини F ₁(θ) на нормований множник системи F_с (θ):

, (87)

де θ – кут між нормаллю до широкої стінки хвилеводу та напрямком в точку спостереження; – кількість щілин; k = 2π/λ – хвильове число, в якому λ – довжина хвилі у вільному просторі; λ_ХВ – довжина хвилі в хвилеводі, яка розраховується по формулі:

, (88)

де а – розмір широкої стінки хвилеводу.

Рис. 12. Варіанти розташування щілин у хвелеводно-щілинній антенній решітці резонансного типа: а – повздовжні протифазні щілини; б - поперечні щілини

У другому варіанті синфазна багатощілинної антени НВЧ з поперечними щілинами (рис. 12, б) нормована амплітудна ДС в повздовжній площині описується рівнянням:

. (89)

Щілина, прорізана в хвилеводі, порушує режим біжних хвиль всередині хвилеводу та викликає відбиття електромагнітної енергії. На еквівалентній схемі хвилеводу щілину можна подати у вигляді деякого опору, включеного паралельно або послідовно залежно від положення щілини. Повздовжня щілина еквівалентна паралельно включеному опору, поперечна – послідовному. При розрахунку узгодження багатощілинних антен НВЧ звичайно користуються послідовним опором і паралельною провідністю.

Еквівалентна провідність повздовжньої півхвильової щілини, що розташована на відстані x ₁ від середини широкої стінки хвилеводу з хвилею H ₁₀, розраховується по формулі:

, (90)

де a, b – розміри хвилеводу.

Еквівалентний послідовний опір поперечної півхвильової щілини, нормований до хвильового опору хвилеводу з хвилею , визначається як:

, (91)

де x ₂ – зміщення центру щілини відносно середини широкої стінки хвилеводу.

Для того щоб у збуджувальному антену хвилеводі встановився режим біжних хвиль, повинна виконуватися умова:

(92)

Рис. 13. Варіанти розташування щілин у хвилеводно-щілинній антенній решітці біжної хвилі: а – повздовжні протифазні щілини; б – поперечні щілини

Синфазні хвилеводно-щілинні антени – вузькосмугові. Щоб розширити діапазон робочих частот застосовують несинфазні антени (рис. 13), сусідні щілини яких збуджуються зі звувом фаз ψ = 2π d /λв (d – відстань між центрами сусідніх щілин).

При незначному розфазуванні щілин нормовані амплітудні ДС таких антен розраховуються по формулах (87), (89), а зміщення головного максимуму ДС відносно нормалі до широкої стінки хвилеводу (в радіанах) визначається по формулі:

, (93)

где q = 0.5 – для зміннофазно-зв’язаних щілин зі збуджувальним хвилеводом;
q = 0 – для синфазно-зв’язаних щілин.

Дата добавления: 2014-01-11