волноводный щелевой антенна

Щелевые антенны применяются для передачи энергии из одного волновода в другой, для излучения энергии во внешнее пространство. Компактность и возможность выполнения щелевых антенн заподлицо о металлической обшивкой делают их чрезвычайно удобными для размещения на летательных аппаратах, особенно на скоростных самолетах и ракетах. Неизлучающие щели используются для исследования поля в волноводе.

В зависимости от типа волн в волноводе, которые определяются характером нагрузки, волноводно-щелевые антенны подразделяются на два вида.

При установке в конце волновода металлической пластины, которая эквивалентна нагрузке типа короткого замыкания, в нем возникает режим стоячей волны. При прорезании щелей в таком волноводе получается волноводно-щелевая антенна, называемая резонансной. В резонансных антеннах расстояние между щелями равно или . Таким образом, резонансные антенны являются синфазными, и направление максимального излучения совпадает с нормалью к продольной оси антенны.

При установке в конце волновода согласующей нагрузки, которая эквивалентна волновому сопротивлению, в нем устанавливается режим бегущей волны. Созданную на этом волноводе антенну называют волноводно-щелевой антенной бегущих волн, а чаще, в противовес резонансной, - нерезонансной волноводно-щелевой антенной. Щели располагаются на расстоянии, несколько отличном от (или от ).

В антеннах с согласованными щелями каждая щель согласована с волноводом при помощи реактивного вибратора или диафрагмы и не вызывает отражений.

Основные преимущества волноводно-щелевых антенн:

- отсутствие выступающих частей и компактность волноводной распределительной системы, что особенно важно при применении антенн на борту летательных аппаратов;

- возможность сравнительно легкой реализации требуемых амплитудных распределений (путем регулирования связи щелей с волноводом);

- они имеют сравнительно простое возбуждающее устройство, просты в эксплуатации;

Недостатком волноводно-щелевых антенн является ограниченность рабочей полосы, в первую очередь из-за нежелательных отклонений луча при изменении частоты, а также из-за нарушения согласования входа. Волноводно-щелевая антенна изображается на рисунке 1.

Прорезанная в волноводе щель имеет однонаправленное излучение. Продольная щель в широкой и узкой стенках эквивалентна параллельному включению в линию резистору (рис. 2.а), поперечная щель в широкой стенке - последовательно встроенному (рис. 2.б).

Рисунок 1 - Волноводно-щелевая антенна

Рисунок 2 - Прорезанная в волноводе щель

В тех случаях, когда необходимо обеспечить согласование антенны с трактом, меняют месторасположение щели или поворачивают её.

Ширина щели определяется из условия электрической прочности. Увеличение ширины щели увеличивает её электрическую прочность и уменьшает резонансную длину, которая становится меньше . Для получения узкой диаграммы направленности (ДН) применяют многоэлементные волноводно-щелевые антенны.

Наряду с волноводно-щелевой решеткой с неподвижными в пространстве диаграммами направленности, применяются волноводно-щелевые решетки с механическим, электромеханическим и электрическим сканированием.

Волноводно-щелевые антенны (ВЩА) применяются на летательных аппаратах, особенно на скоростных самолетах и ракетах, так как компактность и возможность выполнения щелевых антенн заподлицо с металлической облицовкой делает эти антенны весьма удобными для применения их в авиации.

1. Анализ исходных данных

Волноводно-щелевая антенна не резонансного типа имеет следующие параметры:

- f=10-11 ГГц;

- 2И0.5H в пл. H≤30º;

- 2И0.5E в пл. E всесторонняя;

- КСВ≤1.2;

- Питание - коаксиальный кабель с Zв=100 Ом;

- Ширина полосы пропускания не менее 20º.

• Выбор конструкции и структурного построения проектируемого устройства
• Выбор материалов основных и вспомогательных конструктивных элементов
• Расчет волновода
• Расчет волноводно-щелевой антеннынерезонансного типа

Другие статьи по теме

Блокинг-генераторы Блокинг-генератором называется однокаскадный усилитель, охваченный глубокой обратной связью с помощью трансформатора. Он может работать в автоколебательном, ждущем режиме и в режимах син ...

Исследование методов организации служебной связи при строительстве волоконно-оптических линий связи Обеспечение массового доступа абонентов к современным телекоммуни-кационным и информационным услугам является одной из важнейших проблем в нашей стране. Актуальность этого вопроса возра ...

Использование среды Cadence Virtuoso для проектирования интегральных микросхем Принятая на сегодняшний день модель развития промышленности предполагает широкую роботизацию‚ создание гибких автоматизированных производств и отводит особое место микроэлектронике как с ...