sazonov_d_m__antenny_i_ustroistva_svch_1 988 (561328), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Такие резонаторы обладают собственной добротностью (2 —;3) 10з. В ннх используют резонанс правовинтового прецессионного движения спиновых магнитных моментов злектронов. Резонансная частота ферритового резонатора определяется соотношением /е=ухНе, где Не — напряженность поля подмагничивания, у=3,5-10- МГц/(А/м). Резо- .хт зиад дхад ~~~к, ~~~Н, и ! дтгд и ~ дзига ! дхад = = «ад Ма ганн Рнс. ойдо. Перестранзаеыые фнаьтры на феррнтоных резонаторах нансная частота не зависит от размеров ферритового образца, и резонатор может быть сделан очень малым.
Внешняя добротность ферритового резонатора определяется его размерами и местом расположения относительно линии передачи, с которой он связан. На частотах в стороне от резонанса ферритовый резонатор ведет себя как изотропный магнитодиэлектрический образец н из-за малых размеров незначительно влияет на режим линии передачи.
Лишь в узкой полосе частот вблизи резонанса связь ферритового резонатора с линией передачи резко увеличивается и появляются компоненты злектромагнитного поля, отсутствующие в первоначальной структуре волны линии передачи. Именно это явление н используется для создания перестраиваемых фильтров СВЧ. На рис. 6.25 показаны три однорезонаторных ферритовых фильтра.
Фильтр на индуктивных петлях (рис. 6.25, а) представляет собой ферритовую сферу, помещенную в центре двух перекрещивающихся рамок, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Магнитные поля зтих рамок взаимно ортогональны и передача сигналов между рамкамн отсутствует.
Прн гиромагнитном резонансе намагниченной ферритовой сферы под воздействием на нее магнитного поля первой рамки Н „появляется составляющая магнитной индукции В„„, возбуждающая вторую рамку, и сигнал проходит на выход фильтра. В фильтре на прямоугольных волноводах (рис. 6.25, б) два соосных волновода развернуты один относительно другого на 90' н имеют отверстие в общей торцевой стенке. В центре отверстия располагается подмагннчиваемая ферритовая сфера На частотах в стороне от резонанса волноводы развязаны из-за ортогональности поляризаций их основных волн.
При гиромагннтном резонансе между волиоводами возникает связь вследствие появления недиагональных компонентов тензора магнитной проницаемости феррита и сигнал СВЧ проходит из одного волновода в другой. В фильтре на несимметричных полосковых линиях передачи (рис.
6.25, в) две перекрещивающиеся линии при отсутствии гиромагнитного резонанса практически развязаны между собой, поскольку связи через магнитное поле нет, а электрическое поле в месте пЕресечения линий минимально, так как точка пересечения расположена на расстоянии К,/4 от разомкнутых концов полосковых линий. В точке пересечения между проводниками полосковых линий помещена феррнтовая сфера, намагничнваемая управляющим полем, перпендикулярным плоскости основания полосковой платы.
При гиромагнитном резонансе появляется составляющая поля магнитной индукции, продольная возбуждающей линии передачи, что приводит к возникновению сильной связи между полосковыми линиями. Частотные характеристики коэффициентов передачи рассмотренных фильтров носят ярко выраженный резонансный характер, причем резонансные частоты могут быть изменены в значительных пределах при регулировании поля подмагничивания.
Для улучшения формы частотной характеристики в фильтрах может быть использовано несколько близко расположенных ферритовых резонаторов со специально подобранной степенью взаимной связи между ними. ЧАСТЬ ВТОРАЯ АНТЕННЫ !'Лава у ВлекхРОКАГннтнОе пОле Н ХАРАКТЕРНО ГИКИ АНТЕНН й тд. ИАзндчение и клАссиФикАция Антенн Антенны относятся к пассивным компонентам радиосистем, и в конструктивном отношении они представляют сочетание проводников и магннтодиэлектриков. Наряду с выполнением основных функций излучения н приема радиоволн современные антенны выполняют важнейшие функции пространственной фильтрации радиосигналов, обеспечивая направленность действия радиосистем и осуществляя Пеленгацию источников радиоизлучения и радиолокационных целей.
Качество функционирования антенн описывается рядом радиотехнических, конструктивных, эксплуатационных и экономических характеристик и параметров. Конструктивное выполнение антенн и достижимые значения параметров существенно зависят от диапазона применяемых радиоволн. Различают антенны длинных и средних волн, коротковолновые антенны, антенны УКВ, диапазона СВЧ н антенны оптических волн. В данной книге основное внимание будет уделено антеннам диапазона СВЧ (ЗОО МГц — ЗОО ГГц), в котором функционирует подавляющее большинство радиолокационных систем, систем наземной и космической радиосвязи, радионавигации, радиотелеметрии н телевидения. Классификацию антенн обычно проводят по способу формирования излучаемого поля, выделяя следующие четыре класса антенн: !.
Изличатели небольших размеров (! -Х) для диапазона частот !О кГц — ! ГГц. К числу антенн этого класса относятся одиночные вибраторные и щелевые излучатели, полосковые и микрополоско- вые антенны, рамочные антенны, а также частотно-независнмые излучатели. 2. Антенны бегущей волны размерами от Х до 10Х для диапазона частот 3 МГц — 10 ГГц.
Сюда относятся спиральные, диэлектрические, директорные, импедансные антенны, а также антенны «вытекающей» волны. 3. Антенные решетки размерами от Х до 100Х и более для частот 3 Мгц — 30 ГГц. Это антенны, состоящие из большого числа отдельных излучателей. Независимая регулировка фаз (а иногда и амплитуд) возбуждения каждого элемента антенной решетки обеспечивает возможность электрического управления диаграммой направленности..
Применяются линейные, плоские, кольцевые, выпуклые и конформные (совпадающие с формой объекта установки) антенные решетки. На основе антенных решеток выполняют антенные системы с обработкой сигнала, в том числе адаптивные к изменяющейся помеховой обстановке. 4, Апертурные антенны размерами от Х до 10001 для диапазона частот 100 МГц — 100 ГГц и выше. Наиболее распространены зеркальные, рупорные и линзовые апертурные антенны.
К апертурным антеннам примыкают так называемые «гибридные» антенны, представляющие сочетание зеркал илн линз с облучающей системой в виде антенной решетки. Апертурные антенны строятся по оптическим принципам и обеспечивают наиболее высокую направленность излучения. Разработка современных антенн' основывается на сочетании теоретических и экспериментальных методов.
Это связано со сложностью построения достаточно точных математических моделей, адекватно описывающих поле излучения и другие характеристики антенн. Зачастую для проведения строгих расчетов антенн не хватает ресурсов даже мощных ЭВМ. Поэтому расчеты, выполняемые на разумном уровне математической строгости, дополняют и сочетают с экспериментальными исследованиями. При этом широко используют имитационные модели антенн, основанные на принципе электродинамического подобия (одновременное изменение физических размеров антенны и рабочей частоты при сохранении электрического размера).
Имитационные модели значительно ускоряют н удешевляют проведение экспериментальных исследований. В последнее время широкое распространение получают автоматизированные стенды для антенных измерений, в которых снятие характеристик антенн производится с помощью ЭВМ, ведущей также обработку результатов и оформление протоколов измерений. Разнообразие методов исследования антенн, связанное с необходимостью одновременного решения в диалектическом единстве самых разнообразных проблем (системных, радиотехнических, конструктивно-механических, автоматизированного управления, аэродинамических, метеорологических и др.)„ превращает процесс раз- работки и испытания антенн в увлекательный вид творческой дея- тельности, развивающий научный кругозор и требующий хорошей математической эрудиции.
й тл. Ствуктхвндя схиил дптинпы В схеме конкретной антенны можно выделить следующие элементы: вход, согласующее устройство, распределитель и излучающую систему (рис. 7.1). Под входом антенны обычно понимают сечение линии передачи с волной заданного типа. Положение этого сечения должно быть указано точно„что необходимо для однозначного электрического расчета тракта. Современные антенны' могут иметь несколько, а иногда сотни и тысячи входов.
Этн входы пмуппющпп пппнпнп могут использоваться для одновременной работы антенны .'у~л сппп пппн. на различных частотах или же нпп для независимого формнрова- . ппеппппвпп пр ння нескольких различающих- еппд ся характеристик направленности. Согласуюи)ее устройство Рис. 7.!.
СтРУктУРнпп схема антенны предназначается для обеспечения режима питающей линии, как можно более близкого к бегущей волне. Наряду с обычными схемами узкополосного и широкополосного согласования в антеннах часто используются-возможности согласования входа путем рационального выбора ряда конструктивных размеров в распределителе. Распределитель антенны представляет конструкцию из провод. ников и диэлектриков и предназначен для создания нужного закона распределения излучающих токов, обеспечивающего формирование требуемой характеристики направленности. И наконец, излучаюи!ая система представляет собой область пространства, в которой протекают токи, возбуждающие электромагнитные волны.
В силу принципа обратимости антенн такое же название может быть сохранено и для приемных антенн. В качестве излучающей системы могут фигурировать как реалы~ые электрические токи, текущие по металлическим поверхностям, так и эквивалентные фиктивные электрические и магнитные токи на зам. кнутых поверхностях„окружающих антенну (см. формулы (П. 14) и (П.!5) приложения1, а также токи электрической и магнитной поляризации в объемах, занимаемых магнитодиэлектриками.
Выделение распределителя и излучающей системы связано с традиционным подходом, согласно которому расчет антенны раз.деляется на две части: внутреннюю задачу и внешнюю задачу. Внутренняя задача состоит в нахождении функций распределения высокочастотных токов в излучающей системе. Во внешней задаче по известному распределению токов определяются электромагнитное поле антенны и характеризующие его параметры (ширина луча, уровень бокового излучения, коэффициент направленного действия и др.). Разделение расчета антенны на внешнюю и внутреннюю задачи целесообразно в двух случаях: 1) при создании приближенных методов анализа характеристик антенн известной конструкции, основанных на угадывании предполагаемого решения более сложной внутренней задачи; 2) при построении методов синтеза анр егеучеюмег гееБюе юлгаб тени с заданными характерисгерееле ! реггеые тиками поля излучения. В этом ! случае предварительное определение требуемого распредегюге гм "" 'Р' глюэю ления токов в излучающей системе облегчает конструнрова- 0 ние соответствующего распрел- ! ! делителя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
