Вариант 4

Спроектировать волноводно-щелевую антенную решетку с частотным сканированием. Исходные данные для расчета электрических и конструктивных параметров приведены в табл. 4. При проектировании определить возможный сектор сканирования  и углочастотную чувствительность на средней длине волны генератора.

Таблица 4

	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
Параметр	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
, см	3,2	4	5	8	3	7	10	2,5	3,2	4,2
, см	4,0	4,5	5,6	9,3	4,2	7,8	13,5	3,2	3,8	4,5
, см	2,6	3	4	6,12	2,5	5	7,5	2	2,5	3,2
, град	-4,5	-6	-5	-9,5	5	-10	-6,5	7,8	-5	6
, град	6	7	8	7	7	8	8	6	8	7
, кВт	0,3	0,5	0,1	0,12	0,5	0,2	0,1	0,5	0,4	0,4

Здесь - средняя длина волны генератора; и - границы перестройки длины волны генератора; - направление главного максимума диаграммы направленности на ; - ширина главного лепестка ДН на ; - мощность, подводимая к антенне.

Методические указания

Теория излучения и методы частотного сканирования в линейных антенных решетках изложены в учебниках 1, разд. 4.3.3; 8.2, 4, глава 6. В источниках 3 и 6, главы 2 и 5 приведены методы расчета волноводно-щелевых антенных решеток с частотным сканированием.

Наиболее часто используются нерезонансные волноводно-щелевые антенны с продольными щелями в широкой стенке волновода с переменнофазным возбуждением.

Ширина ДН и КПД антенны зависят от распределения излучаемой мощности вдоль решетки. На практике получили распространение законы: экспоненциальный, когда каждая щель излучает одинаковую долю подходящей к ней мощности бегущей волны; равномерный, когда каждая щель излучает одинаковую мощность. Очевидно, равноамплитудное возбуждение щелей можно реализовать, постепенно увеличивая расстояние между продольными щелями и средней линией широкой стенки волновода. Относительная мощность, поглощаемая в согласованной нагрузке , т.е. КПД=0.9…0.95.

При равноамплитудном возбуждении N щелей относительная мощность излучения любой n-ой щели определяется формулой из источника [6]:

, (4.1)

а коэффициент связи щели с волноводом и ее проводимость определяются выражениями:

; ; ; . (4.2)

Определив проводимости всех N щелей, находим смещение каждой щели относительно середины широкой стенки волновода.

Множитель в диаграмме направленности волноводно-щелевой решетки рассчитывают на , и по формуле

, (4.3)

где ; ; ; - угол, отсчитываемый от нормали к линии расположения щелей.

Диаграмма направленности одной полуволновой щели в этой же плоскости определяется формулой

. (4.4)

Тогда ДН антенны в продольной плоскости:

. (4.5)

В поперечной плоскости ДН антенны определяется излучающими свойствами одной щели, прорезанной в экране конечных размеров. При ширине волновода можно воспользоваться любой из диаграмм, рассчитанных и изображенных на графике в учебниках [6, с. 140], [4, рис. 6.13].

Уменьшить длину согласованной нагрузки можно, применив экспоненциальный профиль поглощающего клина в плоскости Е (рис 4.1). Величину выбираем от до , а высоту клина ( ), равной размеру узкой стенки волновода. Тогда, задаваясь значениями L в пределах от 0 до L₀, рассчитываем соответствующее значение h по формуле

(4.6)

Рис. 4.1. Профиль поглощающего клина в плоскости Е

В качестве твердого объемного поглотителя можно использовать мелкодисперсное карбонильное железо с твердеющими наполнителями (полистирол, эпоксидная смола), либо алюмооксидную керамику, графит с цементом.

Стандартный волновод на заданное значение подбирается по табл. 1 в приложении 1.