Особенности распространения радиоволн. Основные определения и электрические параметры антенн, страница 37

При n₀ ≈ 0,5 и большом числе зон рабочая полоса частот зонированной линзы примерно в 3 раза шире, чем у эквивалентной незонированной линзы.

4. Питание линзовых антенн

Как и в антеннах с параболическими зеркалами, в качестве облучателей ускоряющих и замедляющих линз желательно применение таких антенн, все излучение которых падало бы только на линзу. Наиболее полно эта задача решается в рупорно - линзовых антеннах, представляющих собой рупор, в выходном отверстии которого для создания плоской волны размещается линза. Наличие у рупорно - линзовых антенн металлических стенок, идущих от питающего волновода до краев линзы, исключает возможность распространения радиоволн во внешнее пространство помимо линзы.

О том, насколько эффективны подобные антенны, можно судить по такому примеру: секторный рупор с шириной зева в 40 длин волн и длиной в 800 волн эквивалентен по усилению и своим направленным свойствам антенне, состоящей из секторного рупора с теми же размерами зева и цилиндрической линзы, но имеющего длину лишь в 38 волн, т. е. рупор получается почти в 20 раз более коротким.

Рупорно-линзовые антенны обладают большим весом, неудобны в транспортировке, поэтому применяются в основном лишь на стационарных объектах.

Чаще всего в качестве облучателей линз применяют небольшие рупорные антенны, выбирая параметры последних так, чтобы интенсивность их излучения в направлениях на края линзы составляла 10—20% от интенсивности облучения центра линзы. В этом случае площадь линзовой антенны используется еще достаточно эффективно, а уровень дополнительных лепестков, возникающих за счет излучения через края линзы, получается не слишком высоким.

При создании линзовых антенн с большими коэффициентами усиления конструкторам аппаратуры приходится сталкиваться с таким фактом: у передающих линзовых антенн радиоволны, достигнув передней (внешней) поверхности линзы, отражаются от нее и возвращаются обратно в облучатель. Это приводит не только к нарушению согласования облучателя с питающей его линией передачи, но и снижает усиление антенны.

У приемных линзовых антенн электромагнитные волны также испытывают частичное отражение от границы раздела воздух — диэлектрик линзы. Из-за этого, пользуясь терминологией оптики, линза несколько теряет свою «прозрачность», т. е. коэффициент усиления антенны снижается.

Интенсивность отраженных волн оказывается тем выше, чем больше разница в коэффициентах преломления воздуха и материала линзы.

Однако, если поверхность диэлектрика покрыта слоем другого диэлектрика e₂с проницаемостью, равной среднему геометрическому (e₂= ) из диэлектрической проницаемости воздуха e_в = 1 и диэлектрической проницаемости среды e₁, от которой ранее происходили отражения, то указанные отражения могут быть полностью устранены, если толщина слоя диэлектрика e₂ будет равна четверти длины волны.

Это объясняется тем, что после применения такого согласующего диэлектрического слоя отражения будут происходить как на границе воздух — пленка, так и на границе пленка — диэлектрик. Причем скачок диэлектрической проницаемости на каждой из этих границ будет одним и тем же (e_в: e₂ = e₂:e₁), поэтому волны, отраженные от каждой из границ, будут равны по амплитуде. Но так как толщина согласующей пленки равна четверти волны, то падающая волна при прохождении через пленку из воздуха изменит свою фазу на 90°, а при обратном движении, после отражения от второй границы, изменит фазу еще на 90^э. В итоге волны, отраженные от первой и второй границ, оказываются равными по амплитуде, но противоположными по фазе. Вследствие этого они взаимно гасят друг друга.

Согласующий слой в основном применяется у линзовых антенн из искусственного диэлектрика, поскольку у последнего легко может быть осуществлена требуемая диэлектрическая проницаемость e₂ =.У волноводных линз для устранения попадания отраженных волн в облучатель практикуют либо небольшой наклон линзы, либо разрезают линзу на две симметричные половинки и смещают их одну относительно другой вдоль оптической оси на четверть волны.