Синфазная вибраторная антенна. Директорная антенна или антенна «волновой канал». Линзовые антенны. Щелевые антенны, страница 8

          а — коэффициент, зависящий от формы частиц, равный для дисков

.                                                          (20)

Другим видом искусственно создаваемой среды с коэффициентом преломления n<1 является структура, составленная из параллельных плоских металлических пластин, установленных на расстоянии tдруг от друга (рис. 10). Каждая пара пластин образует волновод с размерами сечения b=tи (а>>λ). Если вектор параллелен пластинам, то в волноводе распространяется волна H₀₁. Фазовая скорость этой волны отличается от скорости света и равна

.

Если же перпендикулярно пластинам, то между ними распространяется лишь волна ТЕМ, фазовая скорость которой, как известно, совпадает со скоростью света. В этом случае пакет пластин не будет обладать свойствами ускоряющей или замедляющей среды.

Таким образом, пакет пластин при соответствующем выборе поляризации может быть использован в качестве ускоряющей линзы с коэффициентом преломления n<1, который равен

.                                                     (21)

Такая линза называется металлопластинчатой. Характерно, что линзы этого типа имеют п зависящий от частоты (21). Поэтому они являются довольно узкополосными.

Диаграммы направленности линзовых антенн многих типов имеют обычную игольчатую форму, характерную для плоских синфазных антенн.

10. Щелевые антенны

Щелевыми антеннами называются излучатели   в   виде узких щелей, прорезанных в стенках   волноводов,   резонаторов или металлических экранов.                                                         

Узкими считают   щели,   ширина которых tмного меньше длины щели и длины волны λ.

Форма щелевого излучателя может быть самой различной, в частности прямолинейной, уголковой, кольцевой и т. д. (рис. 19).

Излучение щелей возникает вследствие того, что токи, текущие по внутренней поверхности стеной волновода или резонатора, пересекая на своем пути щель, частично вытекают через щель на внешнюю поверхность экрана (рис. 20) и создают поле в свободном пространстве над экраном.

Надо отметить, что щели излучают не только в свободное пространство, но и во внутрь волновода или резонатора, что эквивалентно возникновению в их полости вторичных полей, порожденных щелью как неоднородностью.

Если щель располагается вдоль линий электрического тока, то он практически не вытекает наружу, а щель поэтому не излучает ни внутрь, ни вне резонатора или волнвода. Однако и при таком расположении щели ее можно возбудить, если рядом с ней расположить металлический штырь или пластинку (рис 21). Вследствие образования дополнительной емкости со штыря на противоположную стенку волновода в области штыря возникают дополнительные токи, которые и возбуждают щель

Щелевая антенна   может   рассматриваться   как   плоский магнитный излучатель, расположенный на поверхности метал

лического экрана (рис. 22, а). Действительно,   если воспользоваться принципом эквивалентности (рис. 22, б),   то можно

придти к выводу, что излучение во внешнее пространство создается эквивалентным магнитным током , в щели s₃и электрическими токами, текущими на всей мощней поверхности резонатора и экрана, а также эквивалентным электрическим током на поверхности самой щели s₃. Для плоского бесконечного экрана магнитный ток в щели вместе с электрическими токами на всем экране и щели можно заменить удвоенным магнитным током, помещенным в свободное пространство (рис. 23). Такая замена основана на выводах из общей теории щелевых антенн, которые здесь не доказываются и сводятся к тому, что поле электрических токов, текущих по

бесконечному плоскому экрану под влиянием щелевого излучателя, во всем пространстве над экраном равно полю зеркального отображения данного щелевого (магнитного) излучателя. Таким образом, щель в бесконечном экране действительно может быть предстаавлена в виде двух магнитных вибраторов в свободном пространстве с одинаковым направлением токов одинаковой амплитуды, то есть в виде вибратора с удвоенным током. При этом следует иметь в виду, что сделанные выводы относятся только к полупространству над экраном.