L3 (Линии передачи СВЧ-диапазона, В.М. Максимов), страница 7

Аля наотройки в резонанс щелевой излучатель необходимо укоротить. В олучае полуволновой щели ее укорочение монет быть определено при подстановкед(2,19) вместо радиуса вибратора а значения с~/4, где Ы вЂ” шн1ына щели. КНД двустороннего шалевого излучателя (см. рас. 2.13,а) ссвпадает о КНД ленточного металличеокого вибратора в свободном пространотве. При прорезанни щели в стенке волновода или объемного резонатора излучение проиоходит над ограниченной металлической поверхностью и только в сыну сторону от кее. Первое сбстснтельотво гмзы- 42 вант азменение Формы ДН ооглаано пунктирным линиям рио. 2.13, а второе - двукратное уменьшенве излучаемой мощнооти, а, ооответатвенно, н активной проволимоота щели.

Тзк в олучае резонананой полуволновой двуоторонней щели, когда излучение через щель проиаходит в обе атороны от экрана, ее входная проводимооть 6 „= 73/(60х) = 0,00205— 2 аля У „- 500 Ом. Соотзетотзенно для односторонней щели $,„з = 0,001025 или А' 1000 Ом. КНД узкой однооторонней полуволновой щели в беаконечном плооком зкране в два раза выше КНД двуоторонней щели и равен 3,28. Диапазонноать (полооа чаотот) шалевого излучателя'завиоит от его ширины и возраотает о увеличенвем пооледней.

2.5. Полооковые и мик ополооковые печатные тен Уолехи в микроминиатю)швеции радиозлектронной аппарату(и СЖ привели к появлению ~олооковых и мвкроыолооковых (печатных) антенн, изготавливаемых по технологии интегральных охам. Подобные антенны прооты по конатрукции, имеют низкую отоимооть, малые габаритные размеры а маооу, обеапечивают выоокую повторяемооть размеров. К наотоящему времени предлокено и разработано большое чиоло типов печатных антенн (3): вибраторзые, возбувлаемые лндуктивно нли кондуктлвно; шлейФовые вибраторы; щелевые, возбукдаеыые мзкрополооковой линией; щелевые антенны о микрополооковым резонатором; плоокие двумерные печатные антенны (ПА): плоокае ПА разонаноные н нереэонаноные; ПА о раапределенным возбукдением и лр.

Наиболее рзапроотранены печатные излучатели в виде металлических атруктур (плаотан) 1 правильной (прямоугольной (рве.2.14,а), круглой) или неправильной (зллиптвчеокой) геометричеоких Форм. Эти пластины раополагаютая над олоем дизлект1шка 2 о металличеоким зкраном 3. Возбукдение печатных антенн ооущеотвляетоя а домощью коаколальной (рио. 2.14,а) или полооковой линии ()ао.2.14,б, в). В качеатве двзлектричеокого оааования иопользуютая двзлектрвкы о параметрами Е„ = 2,5...10,0, фЮ= 10 ...10 при тошлине оонованля 6 з(0.1...0,01)Л .

При раоомотрении печатных езонаноных антенн (прямоугольных или круглых) предполагают, что объемный ре- 43 зонатор ПА, образованный экраном в пластиной, огранвчен вертакельнымв стенкамц нз идеального магнвтопроводнщего материала, располакенныма по пераметру плаотвны. В прямоугольных ПА (рно. 2.15,а) обычно используется назцщй тлп резонанса, когда 1зЛ„/Г, где я,, =.у/уя„- длвна волны в полосковой линка передача с шириной рабочего полоска ц~'(,/л Составляюцае злект)аческого поля Л„' в поперечноы сечении полооковой линна (коорцвната у) мекду плаотвной а зкраном распределена равномерно, а в продольном (координата ю ) - по свнусондальному закову о пучностяма на краях плаотвны.

Для проведения аналаза характераоткк ПА могут быть вопользовавы различные подходы для поотроенвя математвчеокой модели взлучаюцей овстемы. Так, в случае "токового метода" (3) граничную задачу формуларуют в ваде системы интегральных у)щвненнй относвтельно окалярных компонент векторной функции раопределеввя злектрмческого тока на проводящей плеатвне У(м,у). В ввду слскноатв решенвя подобной злектродннамлческой задачи чаще применяют более простую модель излучацщей саатеццц, согласно которой ПА представляется как зкеввалентная щелевея антенна в плоском бесконечном зкрене без диалект)щка. Точность такой модели вполае достаточна для понвманвя ° вюзГРа о г ю ю Форма зквввалентной щели совпадает о формой краев ыеталлвчеокой плаотины.

На рве. 2.15,б приведено распределение плотноотв магнвтнмх токов У„в ф в зквввалентной щели, построенное всходя вз картины раопределенвя поля Е„в резонаторе прямоугольной ПА ( У = (~ц Е ), ю- внешняя нормаль к стенке резонатора). Ооновную роль в формврованнв поля излучения играют равномерно раопределенные овнфазные токи 1 а ~ (поля открытых торцов резонатора; х = Е/М,-Е/л), создавшие ллнейно полярвзсванное взлученве с вектором Е, параллельным оси х .

Токи на боковых стенках ( у=1/л, -ц/2 ) Д в /м содерват протавсфазные участка к слабо участвуют в взлученвв (онв формвруют кроасполнрвзапвонную соотавляцщую поля во внешней областв). Используя методлку расчета полей лзлученвя (оы. равд. 1.2), для ДН прямоугольной ПА„ точка возбувдевия которой находится на осв я (см. рло. 2.15,а), получаем следуюцве вырзкенвя [3): 2бжр сну( л 5сяр) Я ~~+ ~ Н„созе сф(~ Ь4э)" ( А( Всего йл( з умвб) (р )) Жг, р ~ „(в)- (в) Р„',М Рис.

2.15 При оценке КУ ПА следует учитывать, что их КПД лекит в пределвх (50...80)ь из-за потерь мощности в пластине и экране, неидеальном диэлектрике поддевки, а тезке из-за ответвления части псдводимой к антенне мощности в возникехщую поверхностыую волну. Входное сопротивление антенны регулируется подбором полокення точки питания. В случае ПА прямоугольной фориы оно ыаксиыально прн питании с края (несколько сотен оы) и изменяется пропорпяонзльно пезз(я~;/А) при располакении точки подключения питавшей линии на расстоянии я от кромки излучателя (исключая центр ПА).

° ° Г-г~,-м'ю . На рис. 2.М в качестве приыера приведены расчетные ДН ыряыоугольной пА В плоскостях л (плоскость хюл ) н х (плоскостьувл ) для следующих исходных данных: Я,= 2,3; Е )с = 0,4934; й~й = -3. = 6,84 ° 10 ; А = э', КНД пряыоугольной ПА из-за совместного излучення двух торцевых щелей составляет 3,5...7,0, что выше КНД односторонней полуволновой щелевой антенны.

При атом ыеньзиы значенкяы КНД ооответатвуют более высокие значения диэлектрической проницаемости поддевка, уменьшающие размеры пластины и снвязющие напревленность. Выбор праввльного цолокеная тачки питания прн оохраненнв лаотройкн на рееонано уатраняет необходныооть прлмененвн отделъных ооглаоухщнх уатройотв. В печатных нэлучателях круговой поляршэацан вапольэуетоя воэбуяденне двух ортогональных токов прн помсад раздельных линий с двухканальный квадратный вэлучатель).

Точка подключения лннлй латаная в таком иэлучателе раополагаютоя на оановных геометрлчеокях ооях на оданаковом удаиенвв от центра антенны (ам.рва.2.14,6). Сдвиг фаэ 90о мелку токемв обеопечнваетая эа очет фазсюого сдвига воэбуздапшсх онгналов в отдельных каналах. В одноканальных печатных иэлучателях круговой полярвэацвн подключенве линии передачи оаущеатвляетая в точке, раополокенной на одаой вз лдагоналей антенны прямоугольной формы. Требуемые фаэовые ооотношенвн наяду ортогональнымв аоотавлнищнма тока доатнгаютоя напольэованаем фазоодвнгелщах елементов аваев илн небольшой раоотройкой мевду токемв аоответатвенно в оторону выаокых и ннэквх чаотот. В качеатве фавоодвигалщах элементов овяэи п)шменяютоя щели, индуктивные штыри и др.

Рааотройка мазду токамв ивлучателя монет быть оаущеатвлена эа ачет выбора ооотношенвя мекку раамерами оторон прямоугольного иэлучателя (ом. рио. 2.14,в). К недоататкам печатных антенн отноовтая вх отноавтелъная уэкополоонооть: Лл~/~< 5$. увеличение полоаы процуокання мсшно получать эа очет уменьшенвя двэлектрвчеакой кроннцаемоатв подлоккв в увелвчеавя выаоты плаатннкв над екраном. Иопользованне этих аредотв поеволнет раашнрнть полоау чаатот одвночных вэлучателей до 15Ф. Печатные антенны нопольэуютая в днепааоне чаотот от 300 МГц до 20 ГГц. Уровень мощноатн, иэлучаемой печатной антенной, не превышает " 100 Вт. 3. АНТЕННЫ БЕГЛЯКЕ ВОЛ% 3.1.

ент бе волны В гл. 2 раоомотрены антенны, предатавлнющне собой лвнейнме внбраторы и щелв в экране, вдоль которых ток раапределен по закону отоячей волны. Наряду а укаеанннмв швроко прнменяютоя линейные нелучеющае аиатемы иэ одинаковых воточннков електромагннтного поля, раополокенных непре)лсвно нли дискретно вдоль заданного направленля в проотранотве. Ток (поле) в таких вэлучающнх платенах раапределен по закону бй1 пщф Зрййы. 47 Примерзни таких систем являютан: прямолинейный провод с электрнчеоквм током, протякенная щель вдоль узкой стенка прямоугольного волновода, онстема одинаковых излучателей, центры которых распололюны на прямой линли (антеннея решетка), а также антенны, выполненные на оонаве замедляющих аватем, способных поддеркнвать поверхностные волны (двэлектрвчеснве атеркневые, спвральные, вмпедансные). Возбуждение подобных антенн бегущей волны, реалкзупцвх ооевое излучение (нлн близкое к нему), ссуществляетоя с одного конца, а реквм бегущей волны обеспечввается п(ямененвем соглааухщих нагрузок на противоположном конце илл надлежащим выбором параметров заыедлящлей аястеию.

Характерной оообенноатью антенн бегущей волны яэляетоя малость (щзмеров поперечного сеченая взлучзлщей свстеию. Рабочая полооа частот таках антенн составляет обычно единицы процентов я значительно реке десятки процентов. 3.2. аг а нап лекарств лв ейного вз ателя В сяду линейности уравнений электродвнемнкв поле онстемы вэлучателей предотавляет ообой оумму полей отдельных элементов. Еслн излучатели прв этом одинаковы, то ДН лннейной излучающей системы может быть завязана в ваде (1, 2! (3.1) где ~„(В,<у) — векторная комплеконая дН элемента излучающей овстемы; ~' (9) - окалярный комплексный мнсмнтель направленностя (мнокнтель решетки) свотемы изотропных вэлучателей, располагаемых в точках размещеняя центров реельных излучателей.