Синфазная вибраторная антенна. Директорная антенна или антенна «волновой канал». Линзовые антенны. Щелевые антенны, страница 7

Амплитудное распределение поля в раскрыве линзовой антенны в основном определявшей диаграммой направленности облучателя и обычно имеет ослабление к краям линзы.

Выбор коэффициента преломления для радиолинз определяется главным образом условием незначительного отражения волны от ее поверхностей и ограничением толщины и веса линзы. Оба условия противоречивы: если n близко к единице, то отражение волны ничтожно, однако при этом требуемая толщина линзы резко возрастает; при увеличении разницы между п и единицей происходит обратное, то есть линза может быть сделана достаточно тонкой, но сильно увеличивается отражение.

Компромиссным значением п является n=1,5¸5 - для замедляющих линз и n=0,5 для ускоряющих.

Линзы значительного диаметра даже при выборе коэффициента преломления, в соответствии с приведенными рекомендациями, оказываются чрезмерно толстыми и поэтому тяжелыми. Для уменьшения их толщины и веса применяется метод зонирования, который заключается в том, что из наиболее толстой части линзы удаляется область, ограниченная гиперболоидами или эллипсоидами, соответствующими уравнению (14) при различных значениях f(f₁, f2,...) (рис. 8).

Благодаря этому, в пределах каждой зоны сохраняется условие синфазности поля в раскрыве линзы. Синфазность же полей для различных зон достигается путем выбора глубины зоны t(или значений f₁, f₂ и т. д.) с таким расче

том, чтобы разность фаз полей в двух соседних зонах раскрыва составляла целое число периодов. Уравнение для расчета глубины зоны tсоставляется по тому же принципу, что и для расчета профиля линзы (13). Оно имеет вид

,                                  (17)

где m-целое число.

Отсюда глубина зоны равна

.                                (18)

Здесь следует отметить, что применение зонирования приводит к появлению частотной зависимости фазового распределения в раскрыве, что связано с присутствием в (18) длины волны λ.

Другим методом уменьшения веса, линз является применение так называемых искусственных диэлектриков, представляющих собой набор тонких металлических пластин (фольга, тонкий лист), заполняющие пространство,   ограниченное профилем линзы.  Сами пластины могут закрепляться либо в относительно легком металлическом каркасе, расположенном по контуру раскрыва линзы, или между слоями легкого пенистого диэлектрика.

Рассмотрим один из вариантов такого искусственного диэлектрика, называемого металлодиэлектриком.

Металлодиэлектрик представляет собой пространство, равномерно заполненное одинаковыми металлическими дисками, стержнями, полосами или частицами другой формы (рис. 9).

Размеры частиц и число их, приходящееся на единицу объема, определяют диэлектрическую проницаемость такого металлодиэлектрика. Если соответственно диаметр дисков 2R, длина стержней l или ширина полос t, а также интервал между частицами меньше λ/2 , то диэлектрическая проницаемость практически не зависит от частоты, что важно с точки зрения диапазонных свойств линз. По принципу действия металлодиэлектрик аналогичен обычному диэлектрику с той лишь разницей, что роль поляризующихся молекул играют металлические частицы. Их число в единице объема несравненно меньше, чем в обычных диэлектриках, однако сами частицы примерно в такое же число раз крупнее.

Для наилучшей поляризации металлические частицы должны располагаться так, чтобы вектор был касателен к их поверхности и ориентирован в направлении размеров соответственно 2R, l и t(рис. 9). Недопустима ориентация вдоль металлических полос, так как при этом диэлектрическая проницаемость обращается в бесконечность, и металлодиэлектрик почти полностью отражает падающую волну как металлический экран.

Для металлодиэлектрика, образованного из тонких дисков, диэлектрическая проницаемость выражается формулой

,                                                          (19)

где   N — число частиц на единицу объема;