Особенности распространения радиоволн. Основные определения и электрические параметры антенн, страница 41

Степень связи таких щелей с волноводом зависит как от плотности тока, пересекаемого щелью, так и от длины проекции щели на направление, перпендикулярное линиям тока. Этим пользуются на практике для согласования щелей с волноводом и для получения требуемых амплитуд и фаз токов в отдельных щелях, если антенная система состоит из системы щелевых антенн.

Примеры таких многощелевых антенн представлены на рис. 72 и 73.

На рис. 72, а изображен участок синфазной щелевой антенны, у которой щели прорезаны в широкой стороне волновода и разнесены по длине на расстояния, равные половине длины волны в волноводе l(для обеспечения равенства амплитуд токов).

Так как фазы токов у стенок волновода меняют свою фазу на 180° через каждые l/2 (см. рис. 70), то щели у антенны, показанной на рис. 72,а, для обеспечения синфазности их токов прорезаны попеременно то около одной, то около другой узкой стороны волновода.

На рис. 72,б изображена синфазная антенна из нескольких щелей,   профрезерованных   в узкой  стенке   волновода.

Расстояние между центрами этих щелей также равно l/2; для обеспечения синфазности токов щелям попеременно придан наклон в разные стороны.

Ток I_у, текущий по узким стенкам волновода, может быть разложен на две составляющие:

I_n — перпендикулярную узким сторонам наклонной щели;

I_t — идущую вдоль щели.

Излучение наклонных шелеп происходит за счет составляющей I_n. Достоинством данной антенны является простота изготовления и большая диапазонность, чем у щелевой антенны, изображенной на рис. 72, а. К недостаткам следует отнести наклонную поляризацию излучения щелей, благодаря которой в диаграмме направленности антенны появляются боковые лепестки с нежелательной паразитной поляризацией (направление поляризации основного излучения антенны, показанной на рис. 72, б, совпадает с осью волновода). Обычно углы наклона щелей φ не делают больше 15°. В этих условиях мощность излучения с паразитной поляризацией не превышает 1% от всей излучаемой мощности.

На рис. 73 изображена антенна, состоящая из щелей, прорезанных вдоль средней линии широкой стороны волновода. Как было указано, такие щели в общем случае не возбуждаются и, следовательно, в качестве антенн применены быть не могут. Если, однако, вблизи щели разместить небольшой металлический штырек, то в нем возникнет ток подвоздействием электрического поля в волноводе (см. рис. 21). Часть этого тока, вытекая на стенку волновода, будет пересекаться щелью и щель будет возбуждаться. Направление поля в щели при этом зависит от того, с какой стороны щели помещается вибратор. Эта особенность использована в многощелевой антенне, показанной на рис. 73, для поворота фазы на 180°, который необходим для компенсации разности фаз, обусловленной размещением щелей через l/2.

Здесь мы имеем полную аналогию с перекрещиванием проводов фидера питания у плоскостной синфазной антенны, изображенной на рис. 16.

В некоторых конструкциях щелевых антенн штырьки связи сделаны в виде винтов, чтобы можно было регулировать степень связи щели с волноводом. После заводской регулировки шляпки винтов обычно спиливают для устранения их влияния на симметрию боковых лепестков диаграммы направленности.

Примером щелевой антенны может служить уже рассмотренный раньше облучатель, показанный на рис. 45.

Для возбуждения щелевых антенн применяются рк только прямоугольные волноводы, но и объемные контуры, а также коаксиальные линии.

На рис. 74 представлена сегментно-параболическая антенна, облучаемая щелью, прорезанной в коаксиальной линии перпендикулярно оси последней. Эквивалентный фазовый центр этой щели находится в фокусе параболы. Сама щель помещена в пучности тока коаксиальной линии, что достигается размещением короткозамыкающего поршня Пв линии на расстоянии в полволны от щели (см. рис. 74 справа).