Печатные излучатели (стр. 2 из 3)
По эквивалентной схеме, представленной на рис. 7.4, можно проанализировать характеристики практически во всех режимах работы. Если обозначить входные сопротивления нагруженных отрезков двухпроводных линий в местах включения устройств возбуждения как Z1', Z2', то эквивалентная схема примет вид, показанный на рис. 7.4, б. Обозначим через U напряжение на входе излучателя. Тогда напряжения на сопротивлениях Z1,2' можно найти по формуле
(7.13)Напряжения определяются в сечениях эквивалентных двухпроводных линий, в которые включено устройство возбуждения. Напряжения на торцевых щелях
(7.14)где
(7.15)По формулам (7.13) - (7.15) можно найти амплитуды и фазы возбуждения торцевых щелей прямоугольного излучателя на низших типах резонансных колебаний.
НАПРАВЛЕННОСТЬ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ПЕЧАТНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ
При грубых оценках ДН прямоугольного печатного излучателя по полю с основной поляризацией можно рассматривать как ДН двух синфазных торцевых щелей с равномерным распределением поля. Точно так же ДН по полю с кроссполяризацией определяется как ДН двух противофазных боковых щелей с нечетным распределением поля.
Формулы для расчета ДН при основной поляризации и кросс поляризации имеют соответственно вид
(7.16)где q, j - углы сферической системы координат (см. рис. 7.1). При основной поляризации, когда торцевые щели расположены параллельно оси х или y, имеем соответственно
(7.17)где
Для поля, излучаемого боковыми щелями, ориентированны ми параллельно осям у и х, уровни кроссполяризационной составляющей
(7.18) 
(7.19)где
В главных плоскостях ДН по полю с кроссполяризацией равна нулю, так как либо боковые щели не излучают из-за не четного распределения поля, либо излучение компенсируется из-за противофазности их возбуждения.
Диаграммы направленности печатного излучателя в решетке и одиночного существенно различаются. Причина этого — взаимная связь между излучателями, из-за которой токи индуцируются не только в возбуждаемом излучателе, но и в соседних (см. гл. 2). В результате в ДН могут появиться провалы. Глубина провала зависит от размеров решетки и положения излучателя относительно границы излучающего полотна. Если излучатели расположены вдали от границы и число их в излучающем полотне велико, то ДН излучателей практически одинаковы, а глубина провалов увеличивается с ростом размеров решетки и числа излучателей.
КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ
Потери энергии в печатных излучателях АР связаны с потерями в диэлектрике подложки и покрытия, а также в металлических элементах конструкции — пластинке и экране. Потери в покрытии существенно меньше потерь в подложке, и в первом приближении их можно не учитывать, так как напряженность электрического поля в пространстве между пластинкой и экраном существенно больше, чем в диэлектрике покрытия.
Программа для разрезания и сшивания файлов, шифрования, а также удаления файлов с защитой от восстановления специальными утилитами.
acsoftware.narod.ru/download/demo/acdemo.zip
Мощность потерь в подложке определяется через тангенс угла диэлектрических потерь диэлектрика подложки:
(7.20)где jS - плотность тока на пластинке; t - толщина подложки; eа - абсолютное значение диэлектрической проницаемости под ложки; SПЛ - поверхность пластинки.
Мощности потерь в пластинке и экране
(7.21)где Dd угол диэлектрических потерь металла пластинки и экрана.
Отношение мощностей (7.21) и (7.20)
(7.22)где e - относительная диэлектрическая проницаемость под ложки.
Пример. Рассмотрим в качестве примера прямоугольный излучатель на резонансной частоте
(7.23)где а - резонансный размер пластинки; х, у — координаты на пластинке, начало отсчета которых совпадает с центром пластинки.
Подставив (7.23) в (7.,22), получим
(7.24)  |
На рис. 7.5 приведены результаты численного эксперимента по исследованию влияния качества диэлектрика подложки на КПД ФАР с прямо угольными печатными излучателями. На рис. 7.6 представлены зависимости h печатного излучателя от высоты пластинки над экраном при разных значениях tgD. Из графиков, приведенных на рисунках, следует, что уменьшение толщины подложки t приводит к росту потерь и уменьшению КПД ФАР.
Согласно (7.24) при уменьшении толщины подложки потери в экране и пластинке возрастают и могут существенно превышать потери в диэлектрике подложки. При использовании ВЧ диэлектриков с tgD<10-3 и толщиной подложки t>0,01l потери в печатных излучателях пренебрежимо малы.
При больших смещениях штыря относительно центра печатного излучателя
(7.25)где Z0вх(yшт) - резонансное входное сопротивление излучателя без потерь, определяемое (7.13);
(7.26)Здесь
a - коэффициент затухания полосковой линии, отрезок которой с устройством возбуждения образует печатный излучатель.ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ ПЕЧАТНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ РАДИОВОЛН С ЛИНЕЙНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ
Поляризация излучаемых волн зависит от положения штыря и размеров пластинки. Одиночный излучатель с линейной поляризацией поля возбуждается штырем, расположенным на оси симметрии пластинки, параллельной стороне с резонансным размером. Положение штыря на оси симметрии пластинки определяется условием согласования излучателя с линией передачи, а рабочая полоса частот - толщиной и диэлектрической проницаемостью подложки. Взаимодействие излучателей в ФАР приводит к существенному изменению их характеристик (рис. 7.7, 7.8).
Расчет одиночного излучателя включает следующие этапы:
1. Определение резонансных размеров. Выбирают исходные значения толщины и диэлектрической проницаемости подложки. При произвольном положении штыря на одной из осей симметрии по (7.5) рассчитывают зависимость ZBХ=ZBX(b) или ZBX=ZВХ(а). Резонансному размеру пластины соответствует максимум активной составляющей ZBX.
2. Согласование излучателя с линией передачи. Из условия Z0BX=Wл, где Wл — волновое сопротивление линии передачи; Z0BX - резонансное значение входного сопротивления излучателя [см. (7.12)], находят смещение штыря вдоль оси симметрии от средней точки пластинки. Предполагается, что |ZШТ|<<W. Если это условие не выполняется, то производится компенсация ZШТ путем параллельного или последовательного включения в линию передачи емкостного сопротивления.
3. Определение рабочей полосы частот. Рассчитывают коэффициент отражения на входе излучателя
. Рабочую полосу частот устанавливают из неравенства 
, где 
- максимально допустимое значение коэффициента отражения. Если полоса частот меньше требуемой, корректируют толщину и диэлектрическую проницаемость подложки и вновь выполняют п. 1,2. Если это не дает требуемого результата, то рассчитывают элемент широкополосного согласования.ДВУХЧАСТОТНЫЙ ПЕЧАТНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ ФАР
Печатные излучатели с прямоугольной формой металлической пластинки позволяют реализовать двухчастотный режим работы. В этом режиме используется резонанс квази-T-волн, распространяющихся в направлении осей симметрии металлической пластинки.