Главная страница  Волноводы миллиметрового диапазона 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 [ 76 ] 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132

в качестве примера приведены параметры волноводно-щеле-вой антенны, использующей волновод 7X3,5 мм и работающей на частоте 36 ГГц: длина - 2,6 м, 432 наклонные щели, уровень боковых лепестков - 25 дБ, /(ст=1,08, полоса 12%, ширина главного лепестка il4°.

9.10. ИЗЛУЧЕНИЕ АПЕРТУРНЫХ АНТЕНН

.Представим раскрыв апертурной антенны как некоторую плоскую поверхность размерами а и b (рис. 9.22), на которой распределены взаимно-перпендикулярные векторы Е и Н, имеющие одинаковые амплитуды и фазы. Отметим, что синфазность в этом случае, как и в случае поверхностной реШетии, является .необходимым условием получения узкой ДН. Для расчета ДН возбужденной поверхности воспользуемся методом суперпозиции полей элементарных излучателей Гюйгенса, которые составляют рассматриваемую поверхность. В ре-

Рис. 9.22. .К определению д.иаграммы направленности .апертурных антенн


зультате расчета получены [42] диаграмма направленности для плоскости Е (плоскость xOz)

l--cose3c sin (0,56 sin бзс)

(9.34)

Фифу)

(9.35)

2 O.bkbsmQx

И диаграмма направленности для плоскости Н (плоскость yOz)

l+cose!; sin (0,5 to sin е) 2 0,5tosinej,

Аналогично тому, как это было в случае антенной решетки, первый сомножитель представляет собой диаграмму направленности элементарного излучателя Гюйгенса (9.17), а второй сомножитель - множитель непрерывной системы излучателей в соответствующей плоскости.

Для .плоской поверхности согласно (9.1)

тД = 4паЬ/К\ (9.36) Ширина ДН по нулевой мощности определяется по формулам

2%=n5°Kjb (9.37)

-в плоскости (xOz),

2 115° ко/а (9.38)

- в плоскости (yOz).



Формулы (9.36) - (9.38) используются для определения характеристик направленности всех апертурных антенн с плоским фронтом в раскрыве. В зависимости от формы апертуры и типа возбуждающего устройства в эти формулы вводятся поправочные коэффициенты (множители) Ки, называемые коэффициентами использования поверхности антенны.

Из приведенных соотношений можно сделать следующие выводы:

1) характеристика направленности максимальна в направлении нормали к излучающей поверхности ва;=6у=0;

2) диаграмма направленности ДН тем уже, чем больше размеры плоскости;

3) ширина ДН в данной плоскости пе зависит от размеров, перпендикулярных этой плоскости;

4) характер)истики направленности плоской поверхности соответствуют характеристикам направленности поверхностной решетки, состоящей из большого числа дискретных излучателей.

9.11. РУПОРНЫЕ АНТЕННЫ

Открытый конец волновода можно рассматривать как простейшую антенну СВЧ, но такие излучатели являются слабо направленными. Кроме того, открытый конец волновода отражает заметную часть СВЧ энергии, не излучая ее в свободное пространство. Коэффициент отражения открытого волновода равен С,25-0,3.

Расшир(ние волновода, образующее рупор, улзчшает направленность и уменьшает отражение. Коэффициент отражения используемых рупоров близок к нулю.

Если волновод расширен по одной из сторон, образуется секторный Е- или Н-рупор (рис. 9.23,а, б). Рупор, расширенный по обеим плоскостям, называется пирамидальным рупором (рис. 9.23,в).

Секторный рзпор образует веерообразную диаграмму. Рупор, расходящийся в магнитной плоскости (Н-рупор), имеет меньше побочного излучения, чем рупор, расходящийся в электрической плоскости (Е-рупор), и поэтому предпочтительнее.

В раскрыве рупора образуется электромагнитное поле со взаимно-перпендикулярными векторами Е и Н. Поверхность


Рис. 9.23. Рупорные антенны: а - секторный Е-рупор; б - секторный Н-рупор; в - пирамидальный рупор



равных фаз этих векторов не является плоской, а имеет сфери-нескую или .цилиндрическую форму, что ухудшает характеристики направленности антенны по сравнению с характеристиками направленности излучающей шлоской поверхности.

В рупорных антеннах синфазная поверхность выравнивается с увеличением отношения длины рупора к длине волны /До. При некотором отношении /До имеет место оптимум. В случае секто.р-ного рупора в плоскости Е: ...

= 1 2Qo, = 56°V&. (9.39)

В случае секторного рупора в плоскости Н . -

1оп. = : 2 Q,y= 80°Xja. (9.40)

Бели неОбходимо получить максимальный КНД от рупора данной длины /, то используют .пирамидальные рупоры. В случае пирамидального рупора КНД пропорционален КНД двух секторных рупоров соответствующих раск,рывов.

КНД оптимального Е- и Н-рупоров можно рассчитать по формуле (9j1), которая в этом .случае примет вид

КНДе = КНДн = 4я.0,64 5Д (9.41)

где S-площадь раскрыва рупора; /(n=Sg/S0,64-коэффициент использования поверхности раскрыва, учитывающий неравномерность и несинфазность ее возбуждения.

Основным недостатком рупорной антенны является громоздкость. Этого принципиального недостатка .стараются избежать, применяя линзы, выравнивающие поверхность равных фаз в рас-крыве рупора.

Рупорные антенны используются в дециметровом и сантиметровом диапазонах волн для формирования относительно шцроких ДН (примерно 6ож=6ог,= 10--20°) при небольших КНД (не более 20 дБ). Рупорные антенны применяются как элементы антенных решеток, а также как облучатели зеркальных и линзовых антенн.

9.12. ЛИНЗОВЫЕ АНТЕННЫ

Линзовые антенны состоят из слабо направленной антенны (облучателя) и линзы. Облучатели, создающие сферические или цилиндрические волны, напра.вляют их на линзу. Линза преобразует волны со Сферическим или цилиндрическим .фронтом в волны с плоским фронтом. Для преобразования сферических волн используются осесимметричные линзы. Для облучения осесиммет-ричных линз используются пирамидальные рупоры, вибраторы с рефлектором и др. Цилиндрические .волны преобразуются с помощью цилиндрических линз. .В этом случае в качестве облучателей используются щелевые антенны линейные решетки и др.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 [ 76 ] 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132

© 2000 - 2024 ULTRASONEX-AMFODENT.RU.
Копирование материалов разрешено исключительно при условии цититирования.