Реферат: Види, параметри та принцип роботи антен

Перевагою логоперіодичних антен над директорними є їх широкодіапазонність.

Логоперіодична антена може працювати у дуже широкому діапазоні частот (коефіцієнт перекриття частотного діапазону дорівнює S=10 та більше).

Типи щілинних випромінювачів

Щілинні випромінювачі являють собою вузькі щілини, що прорізані у стінці хвилеводу, резонатора, коаксіального кабелю та на смужковій лінії (рис. 7.25, а).

Ширина щілини становить (0,03…0,05)λ, довжина їх близько півхвилі.

Щілини прорізаються так, щоб вони перетиналися лініями
поверхневих струмів, що протікають по внутрішнім стінкам хвилеводу або резонатора.

Можливі різні положення щілин (рис. 7.26, а): поперечна щілина 1; повздовжня щілина 2; похила щілина 3.

Форма щілини теж може бути різною (рис. 7.26, б): прямолінійна − 1; кутова − 2; гантелеподібна − 3; хрестоподібна − 4.

Спрямовані властивості та параметри елементарної щілини

На основі відомого із теорії електромагнітного поля принципу перестановочної подвійності Пістолькорс А.А. у 1944 році сформулював такий принцип подвійності:

розв’язок рівнянь Максвела для магнітного поля, що набутий для даних граничних умов буде справедливим і для електричного поля, якщо у граничних умовах обидва поля поміняти місцями

де − вектор щільності електричного струму;

− фіктивний вектор щільності магнітного струму.

При застосуванні принципу подвійності Пістолькорса до відомої з електродинаміки структури поля елементарного електричного вібратора можна отримати поле від елементарної щілини (ℓ_щ <<λ).

Аналогічно можна знайти поле від напівхвильової щілини, якщо відоме поле від симетричного напівхвильового вібратора.

ДС напівхвильової щілини та напівхвильового симетричного вібратора однакові (рис. 7.27).

З аналізу наведених ДС випливає, що:

ДС щілини та вібратора однакові (тороїдальні);

електричні та магнітні площини міняються місцями, тобто екваторіальна магнітна площина для вібратора переходить в електричну для щілини, а мередіальна електрична площина для вібратора переходить у магнітну для щілини і навпаки.

Таким чином, поляризація хвилі від вібратора збігається з його віссю, а від щілини − перпендикулярна до осі щілини.

Хвилеводно-щілинні антени

Одна щілина має недостатньо спрямовані властивості. Для збільшення спрямованості та отримання ДС певної форми використовуються багатощілинні антени, що являють собою лінійні та двомірні решітки.

Найважливішим типом таких антен є хвилеводно-щілинні антени (ХЩА), що є системою напівхвильових щілин, які прорізані у
стінках хвилеводу. Найчастіше використовують прямокутні хвилеводи з хвилею Н₁₀ .

За особливостями збудження розрізняють дві групи ХЩА: резонансні та нерезонансні.

Резонансні антени (рис. 7.28)− це антени, у яких відстані між щілинами та їх розміщення забезпечують синфазність їх збудження.

При поперечних щілинах на широкій стінці хвилеводу або повздовжніх щілинах на вузькій стінці відстань між сусідніми щілинами дорівнює λх (рис. 7.28, а). Такі антени називаються прямофазними . Якщо повздовжні щілини розміщені на широкій стінці хвилеводу (рис. 7.28, б), то ця відстань дорівнює λх/2. Додатковий зсув фази на π відбувається через те, що поперечна складова поверхневого струму змінює свій напрямок при переході середньої лінії широкої стінки хвилеводу (рис. 7.29).

Антени, у яких сусідні щілини мають додатковий зсув фази на π, називаються зміннофазними .

Через синфазність щілин головний максимум ДС резонансних антен перпендикулярний до осі хвилеводу (рис. 7.29).

Резонансні антени зазвичай працюють у режимі стоячої хвилі, для забезпечення якого в кінці антени (хвилеводу) розміщують короткозамкнений поршень (рис. 7.30).

Відстань між поршнем та останньою щілиною для решіток із повздовжніми щілини має дорівнювати

,

а для решіток із поперечними щілинами дорівнює

.

Найбільш доцільною у практичному застосуванні є антена, що наведена на рис. 7.28, б, оскільки відстань λ/2≈0,7λ між щілинами забезпечує відсутність дифракційних максимумів (хвиля Н₁₀ ).