Линейные антенные решетки. Изучение основных свойств антенн, выполненных в виде решеток дискретных излучателей, страница 2

Для того чтобы щель была излучающей, она должна прерывать линии токов проводимости на стенках волноводов. Примеры таких щелей, прорезанных в стенках прямоугольного волновода с основной волной Н₁₀, приведены на рис.2. Поперечные щели 1 и 2 возбуждаются продольным током на широкой стенке, смещение щели от центра снижает интенсивность возбуждения щели 2, так как плотность продольного тока уменьшается при удалении от середины широкой стенки. Продольная щель 3 возбуждается поперечным током и тем сильнее, чем больше х₁. Наклонная щель 4 возбуждается и продольным и поперечным током, интенсивность ее возбуждения определяется значениями х₁ и . В обычных условиях щель 5 не излучает, но постановка штыря 6, погруженного в волновод на некоторую глубину, нарушает симметрию в распределении токов на стенке, и щель оказывается возбужденной. Регулируя глубину погружения штыря, можно управлять интенсивностью возбуждения щели. На узкой стенке, где существует только поперечный ток, возбужденными будут продольная щель 7 и наклонная 8, возбуждение которой определяется углом наклона. Крестообразная щель 9 на широкой стенке возбуждается продольным и поперечным токами и, при правильном расположении, излучает поле круговой поляризации.

Для расчета связи щелей с волноводом их эквивалентные схемы представляют в виде последовательного включения сопротивлений r или параллельного проводимостей q в линию передачи. Щели, прерывающие продольный ток, представляются последовательными сопротивлениями, а щели, прерывающие поперечный ток - параллельными проводимостями.

Ширина щелей выбирается из условия электрической прочности при заданной мощности излучения щели. Щели обычно бывают полуволновой длины, слегка укороченные для получения чисто активного сопротивления (резонансная длина).

По способу возбуждения различают резонансные и нерезонансные волноводно-щелевые антенны.

У резонансных антенн расстояние между щелями равно длине волны в волноводе λ_в или ее половине 0,5 λ_в , чем достигается синфазное возбуждение щелей. Максимум излучения совпадает с направлением нормали к решетке. При этих расстояниях между элементами синфазное возбуждение обеспечивается при любой нагрузке волновода, поэтому обычно на конце волновода устанавливается короткозамыкающий поршень. Резонансные антенны хорошо согласованы только в узкой полосе частот, так как при изменении частоты все отражения от щелей на входе суммируются.

В нерезонансных антеннах происходит частичная компенсация отражений, так как у них в пределах всей рабочей полосы расстояние между щелями всегда либо меньше, либо больше 0,5 λ_в. Это приводит к появлению линейного фазового набега вдоль антенны и, следовательно, к отклонению главного максимума от направления нормали к решетке. Причем величина отклонения зависит от фазового набега (от частоты колебаний). В таких антеннах возможно управление положением максимума за счет качания частоты (частотное сканирование). Фазовый сдвиг в питании соседних щелей образуется за счет фазового запаздывания волны возбуждения в волноводе на расстоянии d (). В случае продольных щелей, расположенных по разные стороны от средней линии широкой стенки волновода, к нему добавляется величина ±  за счет противоположного направления возбуждающих их поперечных токов. Тогда