Основные электрические параметры антенн. Эффективная площадь антенны А, страница 40

х - расстояние от начала координат до рассматриваемой на широкой стенке точки.

Примечание. Знак "-" в уравнении для  Н_z , соответствует волне, распространяющейся в направлении z, а "+"- в противоположном.

В поперечном сечении волновода на его широкой стенке можно найти две точки А и Б (рис.4,а), в которых амплитуды составляющих напряженности магнитного поля Н_х и Н_z равны друг другу. Эти точки расположены симметрично относительно середины широкой стенки волновода и их положение x_o (рис. 4, б) можно найти при помощи формул (8), полагая, что

| Н_х |  = |Н_z|  .

Наличие в точках А и Б на внутренней поверхности широкой стенки волновода двух равных по амплитуде взаимно перпендикулярных составляющих магнитного поля И_х и Н_z, сдвинутых по фазе на , свидетельствует о том, что суммарное магнитное поле в этих точках будет обладать круговой поляризацией. Из выражений (8)

и рис4,б также видно, что составляющая   Н_z  при переходе   из точки Б в точку А меняет знак на обратный. Поэтому направление вращения суммарного вектора   магнитного поля в точке А будет противоположно направлению вращения этого вектора в точке Б. Направления вращения суммарных векторов магнитного поля зависят от направления распространения волны в волноводе;    при изменении этого направления меняются на обратные направления вращения векторов магнитного поля в точках А и Б. На рис.4,а показаны направления вращения векторов магнитного поля в точках А и Б для случая, когда волна распространяется по волноводу в направлении положительных значений z.

Если в широкой стенке волновода прорезать две крестообразные щели (рис.5), центр которых совпадает с точкой Б, то одна из щелей будет возбуждаться продольной составляющей магнитного поля Н_z , а другая - поперечной Н_х. Таким образом, получается система из двух взаимно перпендикулярных магнитных вибраторов, возбуждаемых токами равной амплитуды со сдвигом по фазе . На основании принципа двойственности можно утверждать, что поле излучения крестообразных щелей обладает характеристиками, близкими к характеристикам поля скрещенных вибраторов. Поэтому в направлении оси оу (рис.5) поле будет обладать круговой поляризацией, в плоскости расположения щелей (плоскостью xoz) - линейной, во всех других направлениях - эллиптической.

Крестообразные щели в волноводе обладают весьма интересными свойствами. При приеме эллиптически поляризованная волна расщепляется ими на две волны с круговой поляризацией правого и левого направления вращения. Одна из этих волн распространяется по волноводу в прямом направлении, другая - в обратном. Если отражения на концах волноводов отсутствуют, то показания прибора на одном конце волновода будут пропорциональны мощности волны правого вращения, а на другом - мощности волны левого вращения. На базе крестообразных щелей строятся анализаторы поляризационной структуры поля.

Кроме того, крестообразные щели представляют для волновода почти полностью согласованную нагрузку. Если длины их выбраны резонансными

(2l), то такие щели излучают не менее 75% мощности, распространяющейся по волноводу.

СПИРАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ

Для создания поля с вращающейся поляризацией в диапазоне дециметровых и метровых волн широкое применение находят спиральные антенны. Некоторые типы таких антенн рассмотрены ниже.

Цилиндрическая спиральная антенна. Такая антенна (рис.6) состоит из проволочной спирали I и плоского металлического экрана 2. Для питания спирали используется коаксиальный фидер 3, центральная жила которого подключается к проводу спирали, а наружная оболочка присоединяется к экрану. Металличеcкий экран выполняет роль противовеса и препятствует затеканию тока на внешнюю поверхность фидера.

На рис.7 показана цилиндрическая спираль. Она может быть охарактеризована следующими размерами: длиной витка L ,шагом S и длиной l = nS,  где n - число витков. Направленные свойства такой антенны зависят от соотношения между ее размерами и длиной волны.