Многощелевая волноводная антенна (стр. 2 из 2)

Подобныемаксимумы при условии

получаются внаправлениях, определяемых из условия равенства нулю знаменателя выражения (3),когда

                          

,                       (5)

т.е. в направлениях, для которых

                                  

;

                    

,                                      (6)

где множители 1 , 2 , ... N  перед

определяют номердополнительного главного максимума диаграммы направленности.

Однако, еслиограничиться небольшими расстояниями между излучателями 

, то равенства (6) невыполняются и для рассматриваемой системы получается лишь один так называемыйглавный максимум в направлении, перпендикулярном лини расположения излучателей  .

Условие 

  и отсутствие побочныхглавных лепестков выполняется для антенн, изображенных на  рис.3.

Вволноводно-щелевых антеннах благодаря дисперсионным свойствам волноводов можноосуществить частотное сканирование, при котором фазовые сдвиги возбужденияизлучателей и направление максимального излучения решетки регулируются путем изменениячастоты колебаний.

Для решетки,изображенной на рис.3,а,е, разность фаз между соседними щелями

                 

                           (7) 

Первое слагаемоеправой части равенства обусловлено тем, что каждая последующая щель, более удаленнаяот генератора, возбуждается бегущей волной с соответствующим запаздыванием,второе слагаемое (дополнительное изменение по фазе на

) - тем, что соседние щелипрорезаны по разные стороны от средней линии широкой стенки волновода иливозбуждаются штырями, размещенными с разных сторон щелей.

Направлениемаксимума 

 диаграммы направленностиопределяется из условия

                                

                                               (8)

Подставляя (8) в(7), получаем другое выражение:

                      

,                             (9)

которое дает возможность рассчитатьизменение 

 при изменении  . В частности, при   из (7) следует: , что соответствует синфазному возбуждению щелей и  .

При 

 имеем антенну с линейнойфазовой характеристикой. При изменении   меняется    и будет менятьсянаправление главного максимума ДН антенны: при  максимумДН отклоняется от перпендикуляра к оси антенны в сторону от генератора, при   - в сторону генератора.

1.  Рассчитать ширину  главного лепестка ДН синфазной щелевой антенны (рис. 5,а)  для  числа щелей  n = 3, 7, 10.Расчеты вести по формуле (3’), где d = = 22,3 мм,

соответствует частоте , при которой .

2. Определитьнаправление первого дополнительного главного максимума ДН  для  антенны счислом щелей  n = 5  прирасстоянии между щелями  d = 44,6 мм (рис.5,б). Рассчитатьвеличину дополнительного главного максимума с учетом 

.

3. Рассчитатьугол поворота главного лепестка ДН многощелевой (n = 10) волноводнойантенны при условии, что

;   и   .

Расчет вести по формуле (9), где  a = 2,3 см ; d = 22,3 мм.

Для заданныхзначений  a  и  d по формулам

                

        и                                       

найти частоты 

 для которых   ;   и   .

 ОПИСАНИЕ   УСТАНОВКИ

Структурнаясхема установки для измерения характеристик щелевых антенн приведена на рис.6.

 В установкеиспользуются генератор СВЧ Г4 - 32А, измерительная линия (ИЛ), вращающееся волноводноесоединение (ВС), исследуемая передающая щелевая антенна, согласованнаянагрузка, рупорная приемная антенна, детекторная головка и измерительныйусилитель. К выходному фланцу вращающегося соединения с помощью набора волноводныхэлементов могут присоединяться различные щелевые антенны.

            ПОРЯДОК  ВЫПОЛНЕНИЯ  ИЗМЕРЕНИЙ

1.Выполнитьпредварительное задание и найти частоты генератора

, , .

2.Подготовитьк работе и включить генератор в соответствии с инструкцией. Включить на нагревизмерительный усилитель.

3.Ознакомитьсяс измерительной установкой, назначением элементов ВЧ тракта.

4. Установитьпо волномеру частоту генератора

,перевести генератор в режим внутренней манипуляции и обеспечить на входещелевой антенны мощность по указанию преподавателя.

5. Исследовать волноводную многощелевую антенну  (рис.5,а). Включить 3 щели, измерить КСВ  в тракте и ДН в плоскости Н. То же самое проделать для 5  и 10  щелей.Зафиксировать направление главного максимума ДН для антенны из 10 щелей.

6.Для частот

,  и 10 щелей определитьугловое смещение основного главного максимума ДН по сравнению с его положениемна частоте .

7.ИзмеритьДН щелевой антенны из 5 щелей (рис.5,б). Определить положение дополнительныхглавных максимумов, их величину относительно основного максимума ДН. Сравнитьполученные результаты с результатами п.2 предварительного задания.

8.Выключитьприборы измерительной установки и обесточить распределительный щиток.

Л И Т Е Р А Т УР А  

1.КочержевскийГ.Н.  “Антенно-фидерные устройства”. - М.: Связь, 1972

2.АйзенбергГ.З.  “Антенны УКВ”. - М.: Связь, 1977

3.Бова Н.Т.,Резников Г.Б.”Антенны и устройства СВЧ”. - Киев: Вищашкола,                              

  1977.