P4 (Исследование параметров СВЧ-устройств), страница 7

Векторы плотности тока (а) и напряженности электричес- ного поля в местах расположения щелей (о) 11ормальная составляющая плотности тока т', возбуя.дает щель. ектор Е щели, в свою очередь, можно разложить на горизонтальую Е' и вертикальную Е" составляющие (рис. 8. 1, б). При синфазпом возбуждении гцелей поля, созданные вертикальыми составляющими Е от разных щелей, взаимно компенсируются, поля, созданные горизонтальнымн составляющими, складываются аким образом, для горизонтально расположенной многощелевой нтенны с наклонными щелями поляризация вектора Е горизональная. Однако для направлений, отличных от нормали, полная компенсация вертикальных составляющих полей не происходит за счет возникновения в пространстве разности хода лучей от различных опелей.

Этим объясняется наличие паразитной вертикальной поля) пзации. Максимальное значение вертикальной составляющей поля б) дет в направлении, для которого набег фазы за счет разности хода лучей от смежных щелей составит 180'. Принцип действия сканирующей волноводно-щелевой антенны с «ножом». В сканирующей антенне, исследуемой в данной работе, изменение положения луча осуществляется с помощью «ножа», вводимого в волновод через длинную щель, прорезанную в середине широкой стенки в продольном направлении. Введение «ножа» превращает прямоугольньгй волновод в П-образный, у которого критическая длина волны Х' меняется в завн- кя спмости от глубины погружения «ножа». Изменение ).' приводит к кр изменению длины волны в волноводе л,, что в конечном итоге приводит к изменению взаимной фазировки щелей, Изменение же взаимной фазировки излучателей, как известно, приводит к изме- ненииз положения луча в пространстве Поэтому, плавно меняя ~лубину погружения «ножа», можно осуществить плавное перемещение луча в пространстве «« Длина волны в волноводе с «ножом» определяется но обычной для волновода формуле 4 где )с — длина волны в свободном пространстве.

««я«лю г«Расчет Х' для П-образных волно"«р водов достаточно сложен (3), стр. 370— Рнс. 8 2. Зависимость крнтнчес- 373. Поэтому для данной работы кой длины волны от глубины «р погружении «ножам а = Ру мм, может быть определена по графику Ь =10 мм; а' 5 мм рис. 8.2. расчетное задание и расчетные формулы При подготовке к лабораторной работе необходимо: 1, Рассчитать и построить в прямоугольной системе координат диаграмму направленности по мощности многощелевой антенны, изображенной на рис.

8. 3 (линейка 3). Л»««йка 5 Л ««йка А ~+пвтхксстзхпхткоо:~ Л»«« '«а « «««и«« Рис. 8 3 Конструктивные схемы волноволно-щеле. вых линеек Диаграмма направленности по мощности в плоскости расположения щелей для антенны с равномерным амплитудным распределением рассчитывается по формуле 180' з)п т'ч' — г) з)п 0~ г"в(тт) =- созе б . /180' У з)п) — с( з) и д ) (8. 1) нге 0 — угол, отсчить|ваемый от нормали к антенне; йт — шсло щелен; т(-- расстояние между щелями. Расчет по приведенной формзле ведется для углов, направленных в одну сторону от нормали, в пределах главного максимума и двух боковых лепестков График диаграммы направленности в прямоу!ольпой системе координат начертить в обе стороны от нормали, пользуясь свойством симметрии данной диаграммы Таблица 8 ! Номер варианта Данные для расчета, указанные в табл.

8 1, задаются отдельно для каждои из шести бригад студентов в соответствии с выполняемым вариантом лабораторной работы. 2 Рассчитать положение максимума диаграммь! направленности сканирующей антенны для трех положений «ножа> в волноводе по формуле з(п д ==1/ 1 — ~ —,' ) — 0,8— ар (8. 2) Таблица 8 2 рианта параметры антенн Х, см Иь см Ит, тм Иа сы 3,2 0,3 0,6 3,3 0 0,35 0,7 3,3 0 0,6 45 !де 7т — критическая длина волны П-образного волновода; опрекр является из графика рис. 8. 2 в зависимости от заданной глубины погружения «ножа» И, !( = 2,1 см; д — угол между направлением главного максимума диаграммы направленности и нормалью к антенне (за положительное значение угла 0 принято направление в сторону от генератора). Остальные данные для расчета указаны в табл.

8. 2 в соответствии с выполняемым вариантом работы. Гго рсзулыа~ам расчс~а построить криву|о положении луча ь зависимости от глубины погружения «ножа». ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ» Описание установки и ее схема Электрическая схема лабораторной установки представлена нн рис. 8.

4, а внешний вид зтои установки на рис 8 5 В установк~ рис 8 4 Электрическая схема лабораторной установки. ГС 824М вЂ” генератор СВЧ-типа, 28-ИМ вЂ” усилитель исследуемые волноводно-щелевые антенны работают в режиме приема В качестве передающей антенны используется сгандартный пирамидальный рупор трехсантиметрового диапазона, к которомг высокочастотная энергия подводится от генератора ГС-624М через измерительную линию и далее через коаксиальный кабель. Рупор укреплен на стене Для изменения поляризации поля излучаемой волны передаюгций пирамидальный рупор 7 (см.

рис. 8.5) вместе с верхней частью гибкого коаксиального кабеля 4 может поворачиваться на 90' отно сительно оси рупора в держателе 6, закрепленном на стенке с помощью кронштейна 5 Такой поворот необходим вследствие того, что часть исследуемых линеек имеет горизонтальную поляризацию, а часть вертикальную. Мощность, принимаемая исследуемой антенной, подается нл детекторную секцию, основным рабочим элементом которой яв ляется кристаллический диод Выпрямленное напряжение с диода по кабелю подается иа вход усилителя 28-ИМ.

Исследуемая одношелевая антенна представляет собой отрезок волновода, в широкой стенке которого прорезана продольная щель. Антенна имеет круглый металлический экРан, плоскость которо~о я Каждая бригала студентов выполняет эксперименты на стенде с номером, инлехс которого соответствует заданному варианту лабораторной работы х ссх 3 х,х о о х ххххх Юхоо с ц «с ц о ! я;~,х с осс '.

о сс,-~ о х~' о Бсс х" хх х д о х ° ' ~ ох "осх о а х х хъх~ . и о х:~х о-я ох фохт хо с сох 3~о тх х а.„ххххх о е с.ххдХхо хха х х о хх о' х о охрах Ххах ! ДСхо хаосдцхо э ххо ыз ~ ~ х х '' ° " о о 'схх о ох хх хх ~~хос.о~и хсчххх ххэ й оох х~" сс о хохох ,0 с-с 3 х ю Ы х С хооцх хххосХ а - "о К х х - хс Д х ох осохших охи ю х охох : ° с оо,оооо ох хо -хох, хо с а -, оаао -. сов)гадает с плоскостью стенки волновода, в которой прорезана щель (рпс. 8.

6) Каждая из исследуемых волноводно-щелевых антенн 1линейка) представляет собой отрезок волновода, в котором прорезаны щели, Сканирующая антенна представляет собой прямоугольныи волновод с введенной в него прямоу|ольной металлической пл асти ной — «ножом», Глубин а погружения «ножа» в волиоводе может Рнс 8 8 Схема одношеленой меняться поворотом ручки, имеющейся в антенне Фиксация положения ручки осуществляется стопорным винтом, Отчет глубины погружения <ножа» в миллиметрах производится по имеющейся на линейке шкале в соответствии с положением указателя. Исследуемые волноводно-щелевые линейки имеют для крепления специальную пластину с прорезями и устанавливаются на стойке с вращающейся головкой, имеющей планку с резьбовыми ~ нездами. Для отсчета угла поворота прп экспериментальном определении диаграммы направленности на вращающейся головке имеются деления с интервалом в 5' К одному фланцу исследуемой антенны крепится детекторная секция, соединенная с усилителем, к другому фланц) привинчена короткозамыкающая пластина, а в линейке с «ножом» на конце имеется согласованная нагрузка (см рис 8.

4). Исследуемые волноводно-щелевые линейки схематически изображены на рис. 8 3. Линейка! представляет собой волновод с наклонными щелями, прорезанными в узкой стенке волновода, линейка 2 — волновод с «ножом», в широкой стенке этого волновода прорезаны в шахматном порядке продольные щели; линейка 3— волновод с продольными щелями, прорезанными в шахматном по рядке В линейках 1, 2 и 3 расстояние между щелями примерно —, Линейка 4 представляет собой волновод с продольными щеля- 2 ми по одну сторону от оси волновода, прорезанными в широкой стенке с ша1«гм, равным Хн. Порядок выполнения эксперимента 1. После прогрева аппаратуры в течение 5 — 1О мин. проверить по методике, указанной в планшете стенда, настройку генератора ГС-624М на длину волны ).,р, значение которой указано в задании Снять диаграмму направленности в горизонтальной плоскости однощелевой антенны с экраном (см рис.

8 6) Закрепить одиощелевую антенну на вращающейся головке стойки Передающую рупорнун 48 ай~сину установить так, чтобы она давала вертикально-поляризованное излучение. К фланцу одиощелевой антенны прикрепить детекторную секцию. Кабель этой секции подключить ко входу усилителя 28-ИМ. Вращая щелевую антенну в горизонтальной плоскости, добиться максимальных показаний прибора усилителя.

Зафиксировать это угловое положение антенны как начальное (нулевое). Поворачивая антенну вправо и влево от этого положения в пределах + 90, снять диаграмму направленности. Показания прибора фиксировать через каждые !О' поворота антенны. По результатам измерений построить в прямоугольной системе координат нормированную диаграмму направленности однощелевой антенны (по мощности).

2 Снять диаграммы направленности для основной и паразитной поляризации волноводно-щелевой антенны с наклонными щелями, прорезанными в узкой стенке волновода. а) Закрепить линейку 1 на вращающейся головке стойки. Передающий рупор установить так, чтобы его узкая стенка была горизонтальна, т. е установить на передачу основной, горизонтально-поляризоваиной волны К фланцу линейки прикрепить детекторную секцию, кабель секции подключить ко входу усилителя 28-ИМ.

Вращением линейки в горизонтальной плоскости добиться максимальныл показаний на приборе усилителя. Отметить это положение Снягь диаграмму направленности линейки по обе стороны от зафиксированного положения. Показания прибора записывать через каждые 2,5' )гла поворота антенны. При измерении боковых лепестков переключить ручку «Входное напряжение» усилителя на более чувствительную шкалу. Измерения в пределах -!-90' проводи|ь до тех пор, пока показания прибора усилителя не умень. шатся до 0,02 от максимальных показаний. б) Повернуть рупор на 90". Вращая линейку в горизонтальной плоскости, отметить положения, при которых показан ш прибора усилителя максимальны. Таких положений должно бысть два; они находятся под некоторыми углами симметрично относительно нормали к линейке Снять диаграмму направленносчи для паразитной поляризации по указанной выше методике, но с учетом двух максимумов.