2.2 Мпи прямоугольного типа

2.2.1 Конструкция мпи

Рассмотрим модель МПИ прямоугольного типа в виде отрезка разомкнутой НПЛ. В случае приближенного подхода, основанного на теории длинных линий, в указанном отрезке учитывается возбуждение лишь квази-Т волны. Предполагается, что излучение энергии проис­ходит через торцевые щели, образованные кромками концов отрезка полоскового проводника и экраном. При этом делается допущение о пренебрежимо малом излучении боковых щелей.

Мощность, излучаемая торцевыми щелями, невелика по сравнению с мощностью квази-Т волны, набегающей на щель. Поэтому коэффици­ент отражения в плоскости торцевых щелей близок к единице. При этом распределение тока, а также поля, вдоль оси ПЛ между торцевыми щелями мало отличаются от соответствующих распределений в НПЛ со стоячей квази-Т волной.

При определенной длине отрезка ПЛ происходит синфазное сложе­ние волн, отраженных от его концов, что соответствует резонансно­му режиму работы.

Рассмотрим прямоугольный МПИ, возбуждаемый штырем. Пусть на­правление отрезка полосковой линии совпадает с осью прямоуголь­ной системы координат (рис. 6).

Тогда резонанс квази-Т волны, распространяющейся в этом нап­равлении, определяется размером пластинки. Размер в основ­ном определяет величину входного сопротивления при резонансе. Торцевыми щелями, излучающими волны с основной поляризацией, являются щели 1 и 3

(см. рис. 6). Боковые щели 2 и 4 излучают волны перекрестной поляризации.

Рисунок 6 – МПИ, возбуждаемый штырем

Если резонансный размер излучателя кратен нечетному числу полуволн квази-Т волны, т.е.

(*)

то колебания поля в торцевых щелях противофазны. Направление и величина эквивалентного магнитного тока в торцевых и боковых ще­лях определяются соотношением

,

где – единичный вектор нормали к плоскости щелей.

Распределе­ние амплитуд и направления этих токов показаны на рис. 7.

Рисунок 7 − Распределение амплитуд и направления токов в щелях

Эквивалентные магнитные токи торцевых щелей при выполнении условия (*) синфазны, следовательно, излучение этих щелей имеет максимум в направлении нормали к плоскости экрана.

Если длина отрезка полосковой линии кратна четному числу полуволн квази-Т волны

, ,

то такой микрополосковый излучатель в направлении нормали к плоскости экрана практичес­ки не излучает.

На практике используют излучатели с резонансным размером, определяемым выражением (*) при . Такие МПИ имеют минимальные габариты.

2.2.2 Эквивалентная схема мпи.

Эквивалентная схема излучающего элемента с прямоугольной пластинкой, возбуждаемого штырем (или отверстием связи) в соответствии с рис. 8, показана на рис. 8.

Рисунок 8 − Эквивалентная схема МПИ

На этой схеме прямоугольная пластинка, расположенная над экраном, представлена отрезком эквивалентной двухпроводной линии, нагружен­ным на проводимости торцевых щелей. Указанные проводимости являют­ся комплексными с емкостной реактивной частью, обусловленной кон­центрацией поля у торцевой кромки. Возбуждающее устройство излуча­теля − штырь или отверстие связи − представлены цепочкой элементов, состоящей из последовательного реактивного сопротивления, опреде­ляемого индуктивностью штыря, параллельного реактивного сопротив­ления и идеального трансформатора, соответствующего переходу от линии передачи к излучателю через отверстие связи.

Если толщина экрана существенно меньше длины волны и штырь является продолжением центрального проводника коаксиального кабе­ля, то коэффициент трансформации идеального трансформатора можно по­ложить равным единице, а параллельную реактивность – нулю.