Основные электрические параметры антенн. Эффективная площадь антенны А, страница 24

4.       Поле щели и поле металлического аналога поляризованы различно. Вертикальный вибратор, например, излучает вертикально поляризованные волны, а вертикальная щель - горизонтально поляризованные.

Входное сопротивление идеальной щелевой антенны. Для общности рассуждений будем рассматривать укороченный металлический аналог  и укороченную щелевую антенну . Если провести аналогию между вибратором (металлическим аналогом) и разомкнутой двухпроводной линией , то входное сопротивление вибратора можно записать в виде  где  имеет емкостный характер.

Щель следует сравнивать с короткозамкнутой линией. При этом входное сопротивление щелевой антенны можно записать формулой . Если длина щели , то  будет иметь индуктивный характер.

Если длины металлического аналога и идеальной щелевой антенны выбрать одинаковыми и обеспечить питание щели напряжением , которое связано с током в вибраторе  соотношением , то полные мощности окажутся комплексно сопряженными, т.е.

а щели

где  - ток на зажимах щели.

Учитывая выражения (6) и (7), а также, что , можно получить последовательно формулы

Таким образом,

Примеры.

1. Идеальная полуволновая щель .

Так как входное сопротивление металлического аналога (полуволнового вибратора) в этом случае Ом, то входное сопротивление идеальной полуволновой щели

2. Если (волновая щель), то

Если щель односторонняя (излучает в пределах одного полупространства), то при соблюдении условия  - мощность излучения вибратора окажется в два раза большей мощности излучения щели. Следовательно,

где      - входное сопротивление односторонней щели;

 - входное сопротивление двусторонней щели.

ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРОВ ЭКРАНА НА ПАРАМЕТРЫ ЩЕЛЕВЫХ АНТЕНН

Чем меньше размеры экрана и радиус его кривизны по сравнению с , тем в меньшей степени справедлив принцип двойственности. Размеры экрана по-разному влияют на различные параметры щелевых антенн. Реактивная составляющая входного сопротивления щелевой антенны определяется главным образом электромагнитным полем в ближней зоне и при достаточно больших, но ограниченных размерах экрана (если расстояние от щели до краев экрана не меньше ) оказывается примерно таким же, как и у щели в безграничном экране. Активная составляющая уже в большей степени зависит от размеров экрана. Наибольшие изменения под влиянием ограничений размеров экрана претерпевает диаграмма направленности.

Нахождение поля, создаваемого щелевой антенной, прорезанной в ограниченном экране, представляет собой большие математические трудности. Приближенное решение этой задачи было выполнено Г.П.Кочержевским и опубликовано им в 1953г. В его работах вначале обычными методами определяется поле щелевой антенны в безграничном экране. Это позволяет найти распределение плотности электрического тока на безграничном экране. Далее предполагается, что распределение тока на экране заданных размеров совпадает с распределением тока на соответствующей части безграничного экрана. Поле в дальней зоне определяется как результат суперпозиции поля, создаваемого электрическим током, протекающим по экрану, и поля, возбуждаемого магнитным током на щели.

Остановимся на основных особенностях излучения полуволновых щелей в экранах ограниченных размеров. Прежде всего ввиду различного влияния экрана следует отдельно рассмотреть двусторонние и односторонние щели.

Двусторонние щели. На рис.3 показана двусторонняя полуволновая щель в ограниченном экране, а на. рис.4 приведены ДН, формируемые в плоскости  при различных размерах экрана .

Характерным здесь является отсутствие излучения в плоскости экрана, что можно объяснить распространением вдоль экрана двух равно амплитудных противофазных электрических полей (рис.5). При безграничном экране эти поля оказываются независимыми и они не взаимодействуют друг с другом (разложены экраном), а при ограниченном экране происходит их компенсация после того, как бегущая волна достигает кромки экрана.