7.6. Зависимость направленности антенны от выбора замедляющей структуры

Направленные свойства антенны поверхностной вол­ны зависят как от длины замедляющей структуры L, так и от величины замедления у поверхностной волны.

Следует заметить, что на выбор L и у существенное влияние оказывают факторы, которые не учитываются при расчете идеализированной антенны поверхностной волны. Среди них наиболее важными являются влияние излучения возбудителя и влияние отражения поверхно­стной волны от конца замедляющей структуры.

Увеличение замедления, как следует из (7.4), приво­дит к сужению основного лепестка диаграммы и увели­чивает эффективность возбуждения поверхностной вол­ны. Однако рост замедления ведет также к увеличению отражения поверхностной 'волны от конца замедляющей структуры, что ухудшает направленные свойства антен­ны. Кроме того, значительные отражения делают недо­стоверными введенные в 7.2 предположения о распреде­лении тока антенны. Поэтому при выборе величины за­медления у выбирают компромиссное решение. Рекомендуемая величина замедления составляет у = = 1,05-И,3.

При выборе длины замедляющей структуры L учи­тываются следующие соображения. Из теории антенн бегущей волны известно, что при заданном замедлении у оптимальная длина антенны, обеспечивающая получе­ние максимального коэффициента направленного дейст­вия (к. н. д.), определяется из условия

Условие (7.12) соответствует фазовому сдвигу 180° между полем излучения первого и последнего элементов структуры.

Излучение возбудителя и отражение поверхностных волн от конца структуры приводят к неравномерному распределению тока по ее длине и отличию оптимально­го фазового сдвига от 180°. Величина последнего, к сожалению, не может быть точно рассчитана. Экспе­риментальное исследование этого вопроса показывает, что длина антенны L должна выбираться из условия

Для длины антенны L=\X следует брать р = 6, /,= (3-5-8)А, р = 3, 20Я р = 2 и условие (7.13) совпада­ет с условием (7.12).

На рис. 7.7 приведена зависимость величины замед­ления от длины структуры L. Кривая 1 соответствует условию (7.12), кривая 2 — условию (7.13). Заштрихо­ванной областью обозначена область рекомендуемых значений у, которые являются результатом обобщения результатов экспериментального исследования антенн поверхностных волн с различными замедляющими структурами. Выбор значений у, меньших, чем следует из условия (7.12), позволяет уменьшить коэффициент отражения поверхностной волны от конца замедляющей структуры, величину которого можно оценить соотноше­нием

Ширина диаграммы направленности оптимальной ан­тенны, оценивается формулой

' Характерной особенностью антенны поверхностной волны, как и всего класса антенн бегущей волны, явля­ется сравнительно слабая зависимость ширины диа­граммы от ее электрической длины L/X.

Коэффициент направленного действия (к. н. д.) ан­тенны оптимальной длины оценивается соотношением

Как правило, это соотношение можно использовать и для вычисления усиления антенны, так как тепловые потери в антенне обычно малы.

Изменение усиления антенны G и ширины диаграммы на­правленности 26_{0 5} в зависимости от длины антенны при­ведены на рис. 7.8 [JI 1]. Кривые 1 и 2 соответствуют усилению и ширине диаграммы антенны оптимальной длины. Заштрихованные области соответствуют рекомен­дуемым значениям замедления у, соответствующим зна- 212

чениям из заштрихованной области- на рис. 7.7. Умень­шение замедления в сравнении с оптимальным, опре­деляемым из условия (7.12), уменьшает уровень боковых лепестков, но снижает усиление антенны за счет расширения основного лепестка диаграммы.