ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

ПОЛОСКОВЫЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ И РЕШЕТКИ

Цель работы: Изучение типов полосковых излучателей, способов их питания и согласования, объединение в синфазные линейные решетки; измерение характеристик согласования и направленности.

Продолжительность работы-2 ч. коллоквиум-2 ч. самостоятельная подготовка-2 ч,

I. Краткие сведения о полосковых излучателях и решетках

Возросшая потребность в легких, низкопрофильных, комформных и недорогих антеннах, которые можно размещать на ракетах, самолетах, автомобилях и других объектах, не нарушая их аэродинамических качеств, определила в последние годы новое направление в технике антенн - создание полосковых излучателей. Полосковые излучатели просты в изготовлении (используя технологию изготовления печатных плат), обладают большой стабильностью и повторяемостьюпараметров, могут работать с любой поляризацией поля. К недостаткам полосковых антенн следует отнести их узкополосность и относительно невысокий КПД. Указанные достоинства полосковых антенн привлекли к ним внимание специалистов и в настоящее время разработано значительное число оригинальных конструкций полосковых антенн, которые можно разделить по принципу действия на три группы: полосковые резонаторные излучатели, полосковые вибраторныеизлучателей и полосковые щелевые излучатели. В работе исследуются резонаторные и щелевые полосковые излучатели.

Полосковые резонаторные излучатели

Два основных типа полосковых резонаторных излучателей показаны на рис. 1 и 3.

Они содержат проводящую пластину - излучающий элемент 1, проводящий экран 3 и диэлектрическую подложку 2. Возбуждается излучающий элемент коаксиальной линией (рис.2) либо несимметричной полосковой линией.

Рис. 1

Рис.2. Разрез полосковой антенны с питанием коаксиальной линией

Теория прямоугольных резонаторных полосковых излучателей может быть построена на основе разных моделей. Одна из таких моделей базируется на представлении антенны в виде разомкнутого отрезка несимметричной полосковой линии длиной, равной половине длины воны в линии передач (полуволновой резонатор). При возбуждении отрезка линии в нём устанавливается режим стоячей волны, который обуславливает вариацию поля вдоль резонансного размера. Энергия электромагнитного поля излучается через щели, образованные кромками отрезка полоскового проводника и экраном. Для основного типа колебаний торцевые щели излучают синфазно, а боковые противофазно. Полосковый излучатель имеет максимум излучения по нормали к плоскости экрана. При расчете диаграммы направленности излучатель можно заменить эквивалентными магнитными токами, распределенными по периметру. Исходя из распределения эквивалентных магнитных токов, ДН на главной поляризации можно рассчитать следующим образом:

Резонансная частота прямоугольного излучателя определяется размером стороны, параллельно которой смещается точка питания излучателя (размер "b" на рис. 1).

где - диэлектрическая проницаемость подложки.

Входное сопротивление в точке резонанса чисто активное и равно:

Для круглого резонансного излучателя (рис.3) резонансная частота определяется выражением:

Рис.3

Полосковые щелевые излучатели

Полосковые щелевые излучатели по принципу технической реализации схожи с волноводно-щелевымиантеннами. Их основу составляет симметричная полосковая линия передачи, в верхней плоскости которой прорезают поперечную щель (рис. 4).

Рис.4

Резонансная частота такого излучателя может быть найдена по приближенной формуле:

Размер Wопределяется волновым сопротивлением питающей линии передачи. Расстояние от центра щели до серединой полосковой линииSи длина шлейфа холостого ходаLрегулируют связь линии передачи с щелью.

Решетки полосковых излучателей

Для повышения направленности полосковые излучатели объединяются в антенные решетки (АР), которые выполняются по единой печатной технологии. В лабораторной работе исследуются характеристики направленных линейных синфазных решеток с разной схемой питания.