2.2.3 Вхідний опір мсв

Вхідний опір випромінювача визначається співвідношенням

(8)

(9)

­­­­ – вхідний опір відрізка еквівалентної двохпровідної лінії довжиною навантаженої на опір торцевої щілини ,

(10)

– вхідний опір відрізка еквівалентної двохпровідної лінії, довжиною , навантаженої на .

У наведених формулах – хвильовий опір СЛ (без урахування втрат), − стала поширення квазі-Т хвилі, – зсув точки живлення уздовж осі щодо середньої точки.

Через наявність ємнісної реактивної складової опору щілин резонансний розмір МСВ обирають трохи менше значення, зумовлене формулою (*).

Провідність випромінювання кожної з торцевих щілин може бути подано у вигляді суми

, (11)

де величини та визначаються, наприклад, співвідношеннями

; . (12)

де хвильове число діелектрика підшарка.

Вхідний опір МСВ в резонансному режимі за живлення штирем істотно залежить від розташування штиря (положення точки живлення). Зсув точки живлення щодо середини випромінювача дозволяє дістати потрібне значення вхідного опору МСВ на резонансній частоті та здійснити узгодження.

За живлення МСВ смужковою лінією з боку однієї з торцьових щілин (рис. 9) вхідний опір також визначається виразами (8), (9) та (10).

Рисунок 9 – Збуджування МСВ смужковою лінією.

Так само як і в попередньому випадку, потрібне значення вхідного опору здобувають шляхом зсунення точки живлення, як подано на рис. 11.

4. Облік втрат у мсв і коефіцієнт корисної дії.

При проектуванні МСА важливим моментом є облік усіх видів утрат. Потужність , що підводиться до випромінювача, можна подати у вигляді суми потужностей

, (13)

де та – потужності, випромінювані через торцьові щілини, затрачувані, відповідно, на збуджування просторових та поверхневих (що поширюються в підшарку) хвиль; та – потужності, випромінювані через бічні щілини і що мають той самий зміст; – потужність теплових втрат у діелектрику підшарка; потужність втрат у металі. Цим величинам відповідають провідності

, (14)

віднесені до струму в точці живлення. Розрахунок величин, що входять до (14), є досить складний (див. наприклад, [3], стор. 98). З точністю, придатною для інженерних розрахунків, можна для визначення доданків у (14) скористатися графіками, наведеними на рис. 10.

Рисунок 10 – Залежність провідності МСВ від товщини підшарка

Ефективність МСВ може бути визначена за декількома критеріями.

По-перше, за випроміненою потужністю просторових хвиль основної поляризації (випромінювання щілин 1 та 3). Коефіцієнт корисної дії (ККД) за цим параметром визначається співвідношенням

. (15)

По-друге, за усією випроміненою (як просторовими, так і поверхневими хвилями) потужністю

. (16)

Відповідні втрати в децибелах можна подати через ККД за допомогою формул

; . (17)

Очевидно, що величини та, відповідно, найбільш повно схарактеризують ефективність МСВ, тому що при їхньому розрахунку «корисною» вважається тільки , а всі інші величини відносять до «втрат».

На рис. 11 наведено графіки, що ілюструють залежності ККД і робочої смуги частот МСВ від товщини діелектричного підшарка (параметри графіків відповідають рис. 10).

На рис. 12. наведено графіки залежності втрат від товщини підшарків та . За допомогою графіків рис. 12 можна орієнтовно обрати оптимальну (з погляду ефективності МСВ) товщину підшарка, а за допомогою графіків рис. 11 оцінити значення ККД й робочої смуги.

Рисунок 11 – Вплив товщини підшарка на ККД й робочу смугу прямокутного МСВ

Рисунок 12 – Залежності втрат у МСВ від товщини підшарка

На резонансній частоті потужність втрат у металі і потужність втрат у діелектрику підшарка можна обчислити за допомогою таких наближених формул:

, ,

де – відносна діелектрична проникність матеріалу підшарка, – тангенс кута діелектричних утрат матеріалу підшарка, – тангенс кута втрат металу.

При цьому розподіл струму при резонансі апроксимувався функцією

.