L6_230-237 (Линии передачи СВЧ-диапазона, В.М. Максимов), страница 2

Х1.1, а и Х1.2, а соответственно). Реактивные мощности на зажимах указан- ных антенн при этом будут также иметь одинаковую величицу, ио обратные знаки. Это вытекает из следующих физических соображений, Распределение тока на металлическом вибраторе приблизитель- но соответствует распределению тока в линии, разомкнутой иа конце, так что, например, входное сопротивление на зажимах короткого ви- братора имеет емкостной характер и для его настройки необходимо включить последовательно индуктивность. Распределение напряже- ния вдоль рассматриваемой шелевой антенны соответствует в первом приближении распределению напряжения в линии, короткозамкнутой на конце, так что входное сопротивление на зажимах короткой шеле- вой антенны имеет индуктивный характер и для ее настройки нужно подключить параллельно зажимам емкость.

Положение о том, что реактивные мощности указанных антенн при выполнении условия (Х1.10) имеют одинаковую величину, но разные знаки, может быть доказано строго на основании принципа двойст- венности. Учитывая вышесказанное, можем приравнять полную комплексную мощность на зажимах металлического вибратора (Ях) и комплексно- сопряженную мощность на зажимах щелевой антенны (Зщ). Мощность вибратора Зд = ) /д('Лю где Лл = Рх + /Хл — комплексное сопро- тивление в точках питания вибратора (см.

соответствуюшие выражения в гл. П). Мощность щелевой антенны я 1/ (з7 1//ш! Хш ~(/ (ау* Ш Здесь Я = /! + /Хм — комплексное сопротивление в точках пита- ния щели; ~2,ч~' = //щ+ Хщ, и„,+/х г г"ч, л — /х Л,'а+ х,'„)г„) — комплексно-сопряженная проводимость щели. Приравнивая Зх и 5„;, получаем ! /х~ г,=ц(/„,~ у„) =!(/„( у, (Х1.11) откуда илн, учитывая (Х1.10), У„= 2„/(60л)', (Х1.12) т. е. проводимость щели пропорциональна сопротивлению вибратора. Входное сопротивление щели в точках питания (Х1.13) Пусть, например, длина бесконечно тонкого вибратора равна точно Х/2. Тогда входное сопротивление вибратора Хл =?3+ /42,5 (Ом) имеет индуктивный характер.

Соответственно входное сопротивление щели 2„, = 363 — /211 (Ом) имеет емкостной характер. Пусть вибратор укорочен до резонансной длины и его входное сопротивление 2, ~ 70 Ом. Тогда входное сопротивление соответственно укороченной щели Х„, = (60п)'/?О ж 500 Ом. Пусть, наконец, симметричный вибратор с волновым сопротивлением в 380 Ом имеет длину, несколько меньшую Х, соответствующую второ.

му резонансу. Его входное сопротивление 2„= Рз/Лап = 380ч/200 = 720 Ом. Соответственно Лш = (60л)'/720 50 Ом. Это сопротивление хорошо согласуется с коаксиальным кабелем (с Л, = = 50 Ом), который должен быть подведен к средним точкам щели (центральная жила к одному краю щели, а оболочка — к другому). Рассмотренные соотношения относились к так называемой щелевой антенне двухстороннего излучения, когда излучение через щель происходит в обе стороны от экрана. Если щель с одной стороны закрыта металлической полостью (резонатором, волноводом), образуется так называемая щелевая антенна с односторонним излучением.

Нетрудно убедиться, что входная проводимость щелевой антенны с односторонним излучением Г„, будет вдвое меньше, а входное сопротивление 2 вдвое больше, чем в случае соответствующей щелевой антенны с двухсторонним излучением. Диапазонность щелевой антенны зависит от ширины щели и стачится большей с увеличением последней. В заключение напомним, что принци!! двойственности и полученные с его помощью выраягения точно справедливы лишь для щелей в плоских безграничных идеально проводящих экранах. Х!.3.

ЩЕЛЕВЫЕ АНТЕННЫ В ПЛОСКОМ ЭКРАНЕ ОГРАНИЧЕННЫХ РАЗМЕРОВ Размеры экрана по-разному влияют на различные параметры щелевых антенн. Так, например, реактивное сопротивление антенн, определяемое электромагнитным полем в ближней зоне, прн достаточно больших, но ограниченных размерах экрана (когда расстояние от щели до краев экрана не меньше А), получается примерно таким же, как в бесконечном экране.

Активное сопротивление антенны уже сильно отличается в двух указанных случаях. Диаграмма же направленности щели в еь ограниченном экране хотя бы н больщих размеров имеет существенные отличия от диаграммы той же щели в безграничном экране. а) Направленное действие. Определение поля, создаваемого щелевой антенной в ограниченномэкране, представ- еЯ у ляет большие математические трудности. зч Г. Н.

Кочержевский [43) приближенно рассчитал поле в дальней зоне прямолинейной щели, прорезанной в плоском х прямоугольном экране (рис. Х1.4), х используя следующий метод. Первона- Рнс. Х!.4 Шелевая прямоличально определяется поле щелеиой ан. нейная антенна е плоеном прятенны в безграничном экране. Это дает возможность найти распределение плотностей электрического тока на безграничном экране. Далее предполагается, что распределение тока на прямоугольном экране заданных размеров совпадает с распределением тока на соответствующей площади безграничного экрана.

Пв известному распределению электрического тока на прямоугольном экране и магнитного тока на щели определяется поле в дальней зоне. Для облегчения интегрирования закон распределения плотности электрического тока на экране аппроксимируется упрощенным выражением. Указанным путем получены следующие выражения для диаграммы направленности в плоскости, перпендикулярной экрану и оси щели (т.

е. в плоскости ВОх)*Ь Для двухсторонней щели )(В)= ' + ехр [ — 1,И.гЛ вЂ” 1И. (1 — з!п ВН вЂ” 1 — 1,И.)л — 1аб (1 — мп В) + ' ~ сох В. ехр [ — 1, йшх — )И. (1+э[я В)1 — П (Х1.14) — 1, И.1Х вЂ” 1И. (1 + ып В) ю В приводимых ниже формулах указаны уточненные значения коэффициентов.

237 .