БалтійськийДержавний технічний університет
ім.Д. Ф. Устинова ("Военмех")
КафедраІ4
Реферат
щілинніАНТЕНА
Група
І-4
Студент
Санкт-Петербург
2004
I. ВІДОМОСТІ ЗТЕОРІЇ
Елементарнийщілинний випромінювач являє собою щілину, прорізану в ідеально провідномуплоскому екрані необмежених розмірів. Параметри такого випромінювача можуть бутивизначені за допомогою принципу подвійності. Принцип подвійності стосовнодо елементарного щілинного випромінювача говорить: вектори Е і Н електромагнітногополя щілини мають таке ж напрям в просторі і є такими жфункціями координат, як відповідно Н і Е поля елементарного електричноговібратора тих же розмірів, що і щілина.
Скориставшисьпринципом перестановною двоїстості можна показати, що поле, створюванесиметричним щілинним випромінювачем, зовсім таке ж як і поле, створюванесиметричним електричним вібратором, при взаімозамене напрямків електричногоі магнітного векторів.
резонанснихщілиною називають вузьку щілину, довжина якої 2l приблизнодорівнює половині довжини хвилі у вільному просторі. Ширина щілини d становитьзазвичай менше десятої частки довжини хвилі. На рис.1 представлені діаграмиспрямованості елементарного електричного вібратора (а) і елементарного щілинноговипромінювача (б) відповідно до магнітної та електричної площинах.
Характеристикиспрямованості одиночної щілини, на відміну від елементарного щілинного випромінювачадовжиною 2l/2, прорізаної внескінченному екрані, розраховуються за формулами:
в площині Н
,(1)
в площині Е
,(2)
де і- Кутові координати точкиспостереження;
2l - довжина щілини;
.
З розглядунаведених формул випливає, що щілина, прорізана в екрані, не створюєспрямованого випромінювання в Е-площині і її діаграма спрямованості має формунапівокружності з кожного боку екрану. В Н-площині спрямованість випромінюваннящілини визначається формулою (1) і залежить від довжини щілини.
Висновки про спрямованістьвипромінювання щілини, прорізаної в безмежному екрані, можна використовувати длявизначення діаграми спрямованості щілини, прорізаної в стінці хвилеводу,враховуючи, що випромінювання відбувається лише в півпростір. В Н-площині діаграмаспрямованості буде як і раніше визначатися формулою (1), так як випромінюванняуздовж осі щілини відсутня, а, отже, розміри екрана в цьому напрямкусуттєвої ролі не відіграють. У Е-площині діаграма спрямованості щілини,прорізаної в хвилеводі, залежить від розмірів стінки хвилеводу і, отже,буде відрізнятися від півкола.
Пояснимозалежність діаграми спрямованості щілини від розмірів стінки хвилеводу.Припустимо, що щілина прорізавши в екрані кінцевих розмірів. У Е-площиніформується за рахунок протікання поверхневих струмів провідності (рис.2) істворення на краю екрану різкій неоднорідності в розподілі електричногополя і виникнення так званих диафрагмированного хвиль. В будь-якому напрямкувід щілини в Е-площині результуючий вектор електричного поля визначаєтьсягеометричній сумою вектора електричних полів трьох хвиль. Фазарезультуючого поля в точці спостереження буде залежати в основному від різниціходу між диафрагмированного хвилями і хвилею від щілини. Співвідношення фаззазначених векторів електричних полів буде залежати від розмірів екрана.
Отже,будуть напрямки, в яких диафрагмированного хвиль будуть послаблювати поле щілини,а також напрямки, в яких поле щілини буде посилено. Таким чином,діаграма спрямованості в площині Е від щілини, прорізаної в екраніобмежених розмірів, або в хвилеводі, буде мати "хвилястий характер".Приклади діаграм спрямованості хвилеводно-щілинних антен в залежності відрозмірів екрану показані на рис.2.
Більш точнийрозрахунок показує, що розміри екрана в напрямку, перпендикулярному осі щілини,роблять значний вплив на діаграму спрямованості і особливо тоді,коли щілину розташовується на майданчику несиметрично, у той час як розміриекрану в напрямку осі щілини мало впливають на її спрямовані властивості.
Щілина в хвилеводізбуджується тоді, коли вона широкою стороною перетинає поверхневі струми, поточніпо стінках хвилеводу. При порушенні хвилеводу хвилею Н має місце поперечний струмі поздовжній струм на широких стінках хвилеводу (рис.3, а). Епюри розподілуструмів по поперечному перерізі хвилеводу наведені на рис.3, б. Поперечний струм всередині широкої стінки хвилеводу дорівнює нулю і наростає до свогомаксимального значення до країв стінок. Розподіл поздовжнього струмупредставлено на рис.3, в.
sitednl.narod.ru/1.zip- База стільникових по Петербургу
Як відомо,щільність поверхневого струму пов'язаназ напругою магнітного поля співвідношенням:
,(3)
де -нормаль до розглянутої поверхні.
Для того щобщілина випромінювала, її слід прорізати уздовж силових ліній магнітного поля вхвилеводі або, що те ж саме, поперек силових ліній струму провідності,наводяться магнітним полем у стінках хвилеводу. На рис.4 показані можливіспособи прорізання щілини на широкій стінці хвилеводу прямокутного перерізу,збуджуваного хвилею типу Н.
Інтенсивністьзбудження щілини залежить від її положення на стінці хвилеводу. Так, наприклад,подовжня щілина при х не випромінює ітому не робить впливу на режим роботи хвилеводу. Прикладом такої щілиниє щілина, через яку переміщається зонд в волноводной вимірювальної лінії.У міру збільшення хплотностьповерхневого струму збільшується, оскільки збільшується напруженість магнітногополя, і, отже, інтенсивність збудження щілини зростає. У мірузбільшення інтенсивності збудження щілини вхідний опір поздовжньої щілиниі вхідна провідність поперечної щілини зростають.
Інтенсивністьзбудження щілини залежить не тільки від її відстані від середньої лінії хвилеводух, але і від відстані міжцентром щілини і закорочувати поршнем. У хвилеводі без щілин, закороченном наНаприкінці, існують стоячі хвилі. При цьому на кінці хвилеводу (закорочуватипоршень) відповідно до граничними умовами на ідеальній металевоїповерхні існує вузол складової іпучность (рис.5).
Щоб поздовжнязбуджувалася з максимальною інтенсивністю, її центр треба помістити в пучность, тобто відстань міжпоршнем і щілиною - z-повиннодорівнювати непарному числу/4. Длямаксимального порушення поперечної щілини її слід поміщати в пучность, тобто на відстані рівномупарним числом/2 від поршня.
Відомо, щохвилевід прямокутного перерізу з хвилею типу Н можнапредставити еквівалентною двухпроводной лінією з хвильової провідністю
,(4)
де -хвильовий опір.
Щілина,прорізана в стінці хвилеводу, представляє для останнього деяку навантаженняі впливає на режим його роботи. Частина енергії, що йде по хвилеводу, випромінюєтьсящілиною, частина відбивається від неї, як від усякої неоднорідності, і направляєтьсяназад до генератора, частина проходить далі. Вплив щілини на режим роботихвилеводу характеризується вхідний провідністю Y і вхіднимопором Z. Вхіднийопір (провідність) щілини довільної довжини є величина комплексна.В основному застосовуються резонансні щілини (Х = В = 0). Щоб щілина була резонансною, їїдовжина повинна бути трохи менше/2. Прицьому, чим ширше щілину, тим більше повинна бути величина укорочення. Тут такожіснує повна аналогія з симетричним вібратором. Наближено вкороченняможе бути визначено за формулою:
(5)
Поперечна щілина,прорізана в широкій стінці ...
