1.4. Щелевые антенны.

Принцип двойственности, устанавливающей соотношение между электромагнитными полями отверстия металлической пластинки, обтекаемой электрическим током и имеющей те же размеры, что и отверстие. Это позволило выбрать оптимальную форму и размеры излучающих отверстии в ви­де прямоугольных узких н г. длиной около половины длины волны в свободном пространстве, соответствующих полуволновым вибра­торам. Наибольшее распространение получили щелевые антенны в виде системы полуволновых щелей, прорезанных в стенке прямоугольного волновода. Чтобы щели были излучающими, они должны пересекать пути поверхностных токов. Если на обоих концах волновод имеет настро­ечные поршни, т. е. является объемным резонатором, то для обеспе­чения синфазности возбуждения щелей они прорезаются одна от другой на расстояниях половины длины волны в волноводе но обе стороны от оси широкой стенки в шахматном порядке такая антенна аналогична синфазной вибраторной антенне. Главн­ый максимум ее излучения перпендикулярен оси волновода. Син­фазные наклонные щели могут быть прорезаны также на узкой пенке волновода. Кроме синфазных применяют щелевые антенны с бегущей волной, характерным признаком которых яв­ляется наличие поглощающей согласованной нагрузки на одном конце волновода.

Достоинства щелевых антенн состоят в простоте устройства из­лучающих элементов-щелей и отсутствие выступающих частей, а так же в возможности регулировать амплитуду и фазу поля, излучаемою каждой щелью. Однако они неудобны для формирования узких лучей одновременно в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях и не обладают хорошими диапазонными свойствами.

1.5. Антенны поверхностных волн.

Поверхностные волны возникают на границах раздела сред с различными электрическими параметрами. В антенной технике используются, в частности, поверхностные волны, распространяющиеся вдоль круглой цилиндрической или плоской границ раздела.

Характерными особенностями поверхностных волн являются экспотенциальное убывание амплитуды электрического и магнитного вектора поля по нормали от поверхности, меньшая фазовая скорость распространяющей, чем в свободном пространстве, и слабое затухание в направлении распространения.

Поверхтностная волна возникает, например, вдоль поверхности круглого диэлектрического стержня, возбуждаемого с помощью волновода или рупора. При этом часть энергии привносится волной, распространяющейся внутри стержня. Благодаря примене­нию стержней конической формы энергия, распространяющаяся вну­три стержня, постепенно переходит во внешнее пространство и из­лучается. Длина стержня и его максимальный и минимальный диа­метры подбираются так, чтобы к концу стержня была излучена вся энергия и не возникало отражений.

Каждый элемент длины такой диэлектрической стержневой антенны возбуждается бегущей волной, и антенна обладает осевым излучением подобно вибраторным антеннам бегущей волны.

Вместо сплошного диэлектрического стержня может быть приме­нена диэлектрическая трубка или металлический стержень с тонким диэлектрическим слоем либо с периодической структурой о виде перпендикулярных оси стержня канавок. Плоские или цилиндрические поверхностные волны возникают вдоль плоской металлической поверхности, покрытой тонким слоем диэлектрика или имеющей периодическую структуру. Заметим, что в случае применения металлической поверхности, покрытой тонким слоем диэлектрика, вектор напряженности электри­ческого поля облучателя (рупора, волноводно-щелевого облучателя, вибратора) может быть как нормален, так и параллелен металлическому листу. Если же используется гофрированная металлическая поверхность (ширина канавок и выступов которой должна быть порядка- λ/10, а глубина канавок меньше λ/4), то вектор напряженности электрического поля возбудителя должен быть перпендикулярен к плоскости листа. Периодическую структуру можно в этом случае рассматривать как тонкий слой искусственного диэлектрика, в кото­ром роль металлических частиц играют выступы.

При постепенном изменении толщины диэлектрического слоя или параметров периодической структуры каждый элемент длины направ­ляющей системы становится излучающим и возбуждается бегущей волной. Достоинством антенн с поверхностными волнами является со­хранение направленных свойств и входного сопротивления в широком диапазоне частот, а также, особенно в случае плоских направляющих поверхностей, малые размеры по высоте.