5.3. Виды волноводно-щелевых антенн

Различают антенны резонансные, ;нерезонансные и антенны с ашванньгми щелями [JIO 1].

Резонансные- антенны это такие, у которых расстояние между 'соседними щелями равно (рдс. 5.4,а в случай синфазно-овязанных щелей с полем ©олновода) или pa'B.i но Я_в/2, (рис. /5.4,6 ^случай переменнофазно связанных щелей с полем волновода). Таким образо-м, резонансное антенны являются одновременно синфазными и, следо­вательно, напр а^л ение максимального излученйя совпа­дает с нормалью к оси антенны. Синфазное возбуждение продольных щелей, расположенных по разные стороны относительно средней линии при d=k_Bf2, обеспечивается за счет дополнительного сдвига по фазе на 180° в силу

п ротивоположных направлений поперечных токов по обеим сторонам от средней линии широкой стенки вол- новода. В случае наклонных вдел ей на боковой стенке дополнительный сдвиг на 180° получается за счет изме- нения знака угла наклона щели (6. Следовательно, ре- зультирующий сдвиг по фазе соседних излучателей

в обоих случаях оказывается равным 360° или 0°,' не-

зависимо от типа нагрузки на конце антенны. Антен­ны рассматриваемого типа могут быть хорошо согласо­ваны с питающей линией -в весьма узкой полосе частот. Действительно, так как каждая щель отдельно не со­гласована с волноводом, то всё отраженные от щелей волны складываются на входе антенны синфазно и ко­эффициент отражения системы становится большим. Очевидно, что это рассогласование можно 'компенсиро­вать на входе антенны за счет какого-нибудь элемента настройки, но так как уже при малых изменениях часто­ты согласование нарушается, то антенна остается очень узкополоеной. Поэтому в большинстве случаев отказы­ваются от синфазного возбуждения отдельных щелей и выбирают расстояние между ними d < Я_в/2. Характерной

особенностью получаемой таким образом нерезонансной антенны является более широкая полоса частот, в пре-

делах которой имеет место хорошее согласование, так как отдельные отражения при большом числе излуча­телей приблизительно компенсируются/ Однако отличие расстояния 'между щелями от ^[Х_в/2 приводит к несинфаз­ному возбуждению щелей падающей волной и направле­ние главного максимума излучения отклоняется от нор­мали 'к оси антенны.

Чаще всего это отклонение мало (за исключением специальных случаев) и изменения формы главного ле­пестка и уровня боковых лепестков, вызванные отклоне­нием луча, еще не заметны. Поэтому направленные свой­ства такой антенны можно определять как для случая синфазного возбуждения с последующим учетом угла наклона.

Для устранения отражения от конца антенны уста­навливают поглощающую нагрузку. На рис. 5.5 показа­ны схемы нерезонансных антенн е синфазной связью ще-' лей с полем (волновода (рис. б Да, в) и с переменнофаз- •ной связью (рис. 5.5,6, г) , причем щели прорезаны как в широкой, так и ib узкой стенках волновода. Во всех случаях фазовое распределение -вдоль антенны можно считать линейным, если взаимодействие излучателей как

по внутреннему так и по внешнему пространству (не учитывается.

Если щелевые антенны, показанные на рис. 5.5,а, б, в, имеют поле 'излучения только основной поляризации, то антенны с наклонными щелями в узкой стенке (рис. 5.5,г) имеют еще и иоле паразитной поляризации;

Н а рис. 5.6,а стрелка,ми показано направление пше- речных токов в узкой стенке волновода и (векторов на­пряженности возбуждаемого электрического поля в двух

встречно-наклонных щелях £±'6) при (расстоянии между ними Яв/2. Излучение таких* щелей определяется гори­зонтальными составляющими •вектора -напряженности поля щелей (рис. 5.6,6). Вертикальные же составляющие создают иоле паразитной поляризации, В целях умень­шения 'паразитной'^составляющей"* поля излучения; необ­ходимо применять углы наклона щелей i6^i15°, при ко­торых мощность, теряемая на паразитную поляризацию, составляет меньше 1 %. Однако это ограничивает/ воз­можность получения требуемых значений нормирован­ных проводим остей щелей £.§р<ээтому на пр актике при­меняются специальные меры {Л 1] для подавления ноля паразитной поляризации.

В антеннах согласованными щелями каждая щел$ (продольная, поперечная или наклонно-смещенная) в ^отдельности согласована с волноводом при помощи реактивного вибратора или диафрагмы, и не вызывает отражений. Следовательно, в таких антеннах с оконеч- ||ой поглощающей нагрузкой устанавливается режим бе­гущей волны/ На рис. 5.7 показана, к примеру, схема антенны с наклонно-смещенными согласованными ще­лями. В таких антеннам хорошее согласование с пита­ющим волноводом получается в широкой полосе частот

(5-10) %. В случае наклонно-смещенных щелей ши­рокой стенке 'волновода подбором угла наклона б и сме­щения Xi добиваются того, чтобы нормированная актив­ная "проводимость волновода в сечении щели равнялась единице, а имеющуюся в этом-сечении реактивную про­водимость компенсируют с помощью реактивного шты­ря. Так как штырь устанавливается в сечении волново­да, проходящем - через середйну щели, то при изменении

частоты происходит одновременное изменение реактив­ных 'проводимостей штыря и щели 'И ;их -взаимная ком­пенсация в-•-н екотр р о м ди ап аз он е частот; При существен­ном изменении Частоты антенна также остается согласо­ванной с питающим волноводом, так как антенна лрев- р ащается -в нер езрнансную.

Расстояние между согласованными излучателями в случае решетки с пер ем енноф аз но связанными щелями выбирается обычно равным Я_в/2 на номинальной часто­те. Направление максимального излучения при этом пер­пендикулярно оси волновода.