L3 (Линии передачи СВЧ-диапазона, В.М. Максимов), страница 9

Однако о роотом у" увелвчиваетоя уровень боковых лепеотков, что приводят к пэденвю КНД. Оптимум по КНД доатвгаетоя п)ш значении обобщенной коордлнаты Р' = - я (ом.равд.3.2): Р = 7,21/Л, 1»Л ° (3.13) Сравнение узловая оцтвыальноотл лвнейной антенны о замедленной фазовой окороотью ()">1) 2 йА(~ 3овт)/ 'й Х -Х- М (1-~' ) о наблюдаемой в направленвв маковмума глазного лепеотка (д = Оо) полной разноотью 4шз полей взлученвя начального л конечного элементов лвнейной взлучеющей овотемн р = И ( гзэр -р) - И ( ~-7',~ показывает„что у оцтвмальной оватемы эта разнооть фаз ооотавляет около 180о.

3.4. Антенны позе ротных волн Приведенные даннве в равд. 3.2 н 3.3 по ДН в КНД лннейного излучателя отнооятоя к антенне вз ненаправленных элементов. Соботвенная нэправленнооть элемента возет изменить как общую ДН, тнк и КНД антенны. Ннпрвмер, в олучае линейной антенны о продольными токами нуль нзлученкя элемента орвентнрован цо оои антенны л реким оаевого нзлученвя невозыовен (3.10). Антенны бегущей волны, реализуюзие рваны ооевого излучения, являютоя антеннами поверхноотных волн. Поверхноатные волны возннкают на гранвцах раздела еред о разлачнымн злектрвчеакимв параметрамн, фазовая окорооть в одной лз которых меньше, чем в другой.

Одной лз таких оред в антенной технике обычно являетая воздух, а второй — бреда, в которой раапроотраняютоя замедленные электромагнитные волны (У„'<г). прл этом змплитуда волны медленно затухает в продольном направлении л быатро убывает (по зкопоненциальноыу закону) прк удаленвл от границы раздела еред по направленню нормали.

56 Хорошо изучены н находят прнмвненяе коверхноотные волны, раапроатраняцшнеоя вдоль круглой юмлнндрвчеокой н плоокой поверхноотей раздела сред. элеат чеокне ате невыв антенны. Раоомотрам отеркненые антенны поверхноатных волн, в которцх волны "нзправлявтоя" вдоль прямолинейного атеркня 1 круглого нла прямоугольного поперечного оечения длиной неаколько 2 н возбукдзвтая отрезком круглого 2 нлн прямоугольного металлнчеокого волновода (рно. 3.5). В онов очередь отрезки волноводов могут быть возбукдены неонмметрачныы вибратороы 3, соединенным а внутренним проводником коакональной лакан 4.

В качеотве рабочего типа волны в днзлектрцчеоком отеркне цопользуетоя няэшая гкбракнан замедленная электромагнитная волна НЕ , картина поля которой в поперечном к продольном аеченэях м' отервня пнлиндрачеокой формы показана на рно. 3.6. э*ца 0 а) Рно. 3.5 нБ/2 Рно. 3.6 Фазовэя окорооть раопроатранення волны рш вдоль атеркня и отношение молноотей Р. /р„, переноонных внутра и вне отерцня, являвтоя функпнями его отноактельного редауаа а/М н дазлвктрачеокой проннпаеыоотн Е . При увеллченна раднуоа моанооть, переноанмая волной У внутрн отеркня, возраотает, прячем пра денном его раднуое она тем больше, чем выше днзлектрнчеоквя проняцнэмооть матернвла внтен- 57 ны (рао. 3.7,а).

Фазовая акорооть волны при этом уменьшеетоя, прнбликаяоь к окороатв в безграничной ореде о дизлектричеакой кронид(аемоатью атериня (рао. 3.7,б). 2 1 0 ОД ЬО О, О,О 0 05,0 Э/Л а) Рио. 3.7 Раопроотраняаниеая в отервне волны вызывают поляризацию диэлектрика вдоль оиловых линий злектричеокого поля (т.е. в поперечных цлоокоотях отеркнн).

Вознвкащцие поляризацаонные токи (токи омещения) 1„м = ясам(2-2„)Й [1) могут рааоматрнватьоя как элементарные излучатели, раопределенае амплитуд кото(ых в первом прибликении вдоль оои антенны воино очвтать цоатоянным, а фазы— меняюнимоя по линейному закону. Раопределение полярщзацаонных токов в поперечном оеченин о теркин (диоке) аовпадает о амплитудно-фановым раопределением вектора Е злектрвчеокого поля внутри атеркня в данном оечении. Поле излучения антенны определяетоя оуммой полей воех элементарных иаточнвков в как для антенны бегущей волны опиаываетоя выракеныем (3.1) ут()) -);(р) ~' и), 7(9а У (Фасад) 58 ДН одиночного поперечного излучавщего элемента (диона) (4).

Г (в) ум М( (гпьб ту2~ д й/, (еоз В-~')/2 нормарованный мнояатель направленноати антенны бегущей волны (3.6); Хр - функцвя Беооеля нулевого порядка; а- радиуо оте)аняь Е- длина атеркня. Мвокитель У,'И) о изменением угла (У меняетая неэвачвтельно н реэультврушщэя ДН для не очень коротких атэркней (Аз ЗЛ) практвчеокв целнком определяетая мновнтелем Р' И).

В днэлектрвчеакой антенне вз цнлвндрмчеокого атеркня (ам. рио, 3.5,а) на конце антенны возввкают отракенные води, увелачввэлщае уровень боковых лепеоткю. Для уменъшенвя отракенлй от конца и аоответотвенно онааеввя уровня бокового нэлучевкя к реализация реквма, блвэкого к бегущей волне, прлменяштоя даэлектрачеокве отерзил конлчеокой формы (ом.

рно. 3.5,б). Маконмальный лааметр отераня )) „„выблраетоя лэ узловая оущеотвованзя в крупном ззпатывнлщем волноводе, заполненном даэлектрнком, только волны сезонного тапа У„, а мннлмвлъный дваметр ))„,„„- вз уаловвя уменьшения отракенвй от конца отеркаа.

Для определенна оптимальных значений ыаколмазьного л мвнвмэлъного двэметров конзчеоклх атерщаей могут Сить зоцолъзованы оледуюшве формулы, подученные на оонованвв опытных данных: л/фь7~ ~~ ' 3„-~/113х(е„-~> . Раочет ДН антенны с коннчеоким отеркнем проводлтоя так яе, как л для антенны о цвлвндрлчеокзм атеркнем, прв узловая замены конлчеокого отеркня цзллндричеакны ореднего радлуаа в* (Р „+ +р )/Ф, Мекду длиной ~ отеркня в зэмедленвем у" оущеотнует оптн- мнльное ооотнозюнае (3.8). КНД оптимальной двэлектрачеакой отерк- невой антенны определнетоя формулой (3.13) ° а марина ДН - форму- лой (3.9). Обычно плана отераня лекат в пределах Е м(3...7) 2, а диаметр ооотавляет (0,5...0,3) Л прв отноонтельной дязлектрвчео- кой пронвцеемоотв отеркня Е,, 2...5.

Вола длина отеркня незначв- тельно превышает оптвмвльяую, то ооновной лепэоток ДН оукаетоя, но быотро раатет уровень боковых лепеотков. Дальнейшее увелвченке длины антенны иокет прзнеатв к раздвоению оаяовного лепеотка ан- тенны, Одиночные отеркнезые антенны в звввоямоотв от размеров вмеют шарану ДН 26 Ъ 15...25о. Для получення более узквх ДН а п~вншеа7 нвя КНД прамейнют антенные решеткн отерзлевых антенн.

Диаграмма направленноатл в атон олучае прн равномерном возбулденва решетка определяетоя перемнокенаем ДН одиночного отеркая л мноквтеля ре- шетки (3.3). Спнралъвь~в антй~. Средл различных типов антенн бегущей вол- ны внкное меото занимают опнралъные антенны злллцтнчеакой л управ- лнеиой поляризация поля излучения. 59 По веду вамедлязлией опатовы (направителя) апирвльвые антенны рввделяют нв циливдричеокие регулярные (рна. 3.8,а), геометричеокве параметры которьх (ваг и, раииуо намотка а, длина витка апкрели 1, угол псдьема витка 6, диаметр провода) постоянны по длине внвниы 1, и нерегулярные (рно. 3.8,б,в). Рве.

3.8 Спиральная аатеннв (рио. 3.8,а) предотнвляет ообой намотанную вз провода (ленты) цилвндрвчеокую Опвраль 1, длиной, равной нескольким 1 , один конец которой овободен, а другой ооедвняетоя а внутреннвм цроводвиком ковкоивльной лннви 3. Внешнвй проводник ковкоивльвой линии првооеданяетоя к метвллачеокому диоку (варану) 2, олуквщему для оолаблевия обратного излучения ентенаы. По чаолу ееходовМ (ветвей) и ацоообу вх намотка опврвлъные антенны могут быть бдно- и мяогоааходнымн о односторонней (рао. 3.9,в) или двуаторонней (встречной) намоткой (рао. 3.9,б).

Рис. 3.9 В ряде олучвев для увеличения кеаткоотв конотрукцни намотка опнрвлв ооущеотвляетоя на даэлектричеаком кврнвое (рво. 3.10), что одновременно приводит к дополнительному замедлению йевовой окороотл волны в ентевне. 8О Строгое реаевае зхектродаиамаческой зздвчв дзя опврвлв как взлучамией саатемы позевывает, что в аей возет распроотравстьоя свстемв вола Т„, вазываешп собственвымв (5]. В Фавасамоота от отвсыеаия дваметра савраса и длвве волям в ообствеивой волке Т~„ машет резоввроввть та влв вввя азвмутвльвзя проотрввствеавая гврмоввка.

Ивдево щ резоиарухщей простреаствеавой гармоавка в определяет характер взлученлн опвральвой аятеввы (диаграмму вацревленвоотв, цовяразагчоввые в йазовме харвктераствкв). Характерен тра вада Форм ЛН цвлввдрической спврапьяой затевав. Жоли дввметр спирала Э<0>23 в вей преобладает волна тапа Т, хврактерщзущаяоя взмевеяаем базы тока в пределах 350о на прожкенав весволькзх витков; амплитуда волам вдоль спврвла постояана, а 4»совая скорость У~ = г. За счет отрваевия волвы 7' от ковка опвралв в вей устававлвввется рекам отоячей волам, азлучевае вдоль оов опарвлв отсутствует в мвксвмум взлучеввя евтеввы получается в цоперечаой плоскоотв сшцела (рао.