Методы расчета волноводно-щелевых антенн 6 страница
Возбуждающее устройство 2 антенны (см. рис. 7.1) предназначено для трансформации энергии, подводимой к антенне по фидерной линии, в энергию поверхностной волны, которая направляется далее замедляющей структурой 1. Возбуждающее устройство характеризуется своей эффективностью, которая определяется либо коэффициентом возбуждения поверхностной волны, либо эквивалентными ему характеристиками, например эффективной зоной возбуждения поверхностной волны. Коэффициент возбуждения определяется отношением мощности, переносимой поверхностной волной, к полной мощности, подводимой к антенне.
Непосредственное излучение возбудителя не только снижает его эффективность, но и приводит к искажению диаграммы направленности антенны за счет интерференции этого излучения с излучением, формируемым замедляющей структурой антенны.
Существуют различные схемы возбуждения поверхностных волн, которые можно разделить на две основные группы: возбуждение источниками, расположенными либо в поперечном сечении поверхностной волны, либо вдоль нее. В первом случае для эффективного возбуждения распределение источников должно воспроизводить распределение поля поверхностной волны в поперечном сечении. Источники такого рода реализуются
апертурными возбудителями в виде раскрыва рупора или волновода. При втором способе возбуждения источник по своей длине должен обеспечивать такое амплитудно-фазовое распределение, которое соответствует распределению поля поверхностной волны в направлении ее распространения. В частности, фаза должна изменяться по закону бегущей волны = Наиболее часто такое возбуждение реализуется сосредоточенными источниками в виде щелей или вибраторов. Эффективность возбудителя растет с ростом его размеров.
Однако выбор последних ограничен требованием ма- ловыступающей или невыступающей конструкции антенны поверхностной волны, что составляет одно из основных достоинств этой антенны в сравнении с антеннами других типов. 208
Наиболее широко используется возбуждение поверхностных волн раскрывом рупора рис. 7.1, 7.6,а. Замедляющая структура заходит внутрь рупора, для того чтобы обеспечить плавное 'Преобразование волны в волноводе в поверхностную волну без появления высших типов волн и отражений. В зависимости от замедления поверхностной волны в раскрыве рупора его размер hp должен быть таким, чтобы уменьшение амплитуды поля волны (7.1) на этой длине было не менее 10 дб из-за влияния верхней стенки рупора. Если величина hv ограничена, то лишь определенная доля мощности, подводимой к возбудителю, переходит в поверхностную волну. Поэтому эффективное возбуждение возможно лишь при достаточно большом замедлении поверхностной волны (-у>1,2). Для замедления у = 2 и при размерах рупора hp=\i/4 и lp — ЗХ (см. рис. 7.1) в поверхностную волну переходит более 90% мощности, подводимой к возбудителю. Обычно длина рупора 1Р составляет (1,5н-3),А.. При расчете возбуждающего рупора следует руководствоваться методикой гл. 6.
Для замедляющей структуры в виде слоя диэлектрика на металлической подложке возбуждение может осуществляться раскрывом волновода, частично или полностью заполненным диэлектриком (рис. 7.6,6), подобно случаю возбуждения диэлектрического стержня, рассмотренного в гл. 8.
В ряде случаев рупорные возбудители оказываются неприемлемыми, так как они выступают над замедляющей структурой. Невыступающие антенны могут быть сконструированы при использовании возбудителей, обеспечивающих возбуждение поверхностной волны по второму способу. Примером служит возбудитель для диэлектрической структуры (рис. 7.6,6, г). Угол <р вибира- ется так, чтобы фаза поля на участке возбуждения изменялась по закону
В случае сосредоточенных источников возбуждения поверхностных волн (щели, диполи и т. д.), последние располагаются либо на замедляющей поверхности, либо вблизи нее.
Формирование поверхностной волны происходит на некотором участке замедляющей структуры, длина которого зависит от источника возбуждения и от величины замедления на этом участке. С ростом замедления у длина участка возбуждения сокращается. 14—479 209
При возбуждении одиночной щели для замедлений Y=l,l эта длина составляет около 1,4Л,, а для у=\,2 сокращается до (0,70,8) А,.
Использование нескольких источников позволяет увеличить эффективность возбуждения. Для щелевых возбудителей (рис. 7.6,д) разность фаз между щелями должна быть где Т — расстояние между соседними шалями. Величина Т подбирается изменением фазовой скорости волны в питающем волноводе. Из-за того что в щелях трудно выдерживать амплитудно-фазовые распределения, целесообразно применять не более трех или четырех возбуждающих щелей. Величина поверхностного импеданса вблизи щелей должна быть такой, чтобы исключить собственное излучение щелей и обеспечить эффективное возбуждение поверхностной волны. Для этого величина ее локального замедления должна составлять не менее 1,4. На участке возбуждения при удалении от щелей в направлении распространения поверхностной волны это замедление уменьшается до величины, соответствующей замедлению структуры антенны. С обратной стороны от щелей участок структуры играет роль рефлектора и выбирается с емкостным характером поверхностного импеданса. Обычно структура на участке возбуждения подбирается экспериментально.
Поскольку эффективные возбудители могут быть созданы при достаточно больших замедлениях поверхностной волны, при обоих способах возбуждения необходим плавный переход от возбудителя к структуре антенны.
Эффективность возбудителей поверхностной волны, применяемых обычно на практике составляет не менее
60 ч-70%.
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 260 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. 7.7. Расчет антенны |
Расчет антенны поверхностной волны заключается в расчете ее замедляющей структуры и возбуждающего устройства по требуемым направленным характеристикам, таким, как ширина основного лепестка диаграммы направленности или усиление антенны. Дополнительно к антенне могут предъявляться требования в отношении уровня боковых лепестков, ширины полосы рабочих частот, уровня пропускаемой мощности и т. д. Эти требования оказывают существенное влияние на конструктивное выполнение антенны и принимаются во внимание при ее расчете.
Расчет размеров антенны поверхностной волны носит приближенный характер, обусловленный влиянием излучения возбудителя и отражением поверхностной волны от конца замедляющей структуры. Считая эти факторы второстепенными, расчет антенн проводится на основе оптимального условия (7.12).
Порядок расчета антенны следующий. По заданной направленности антенны из соотношений (7.14) и (7.15) вычисляются длина L замедляющей структуры и из условия (7.12) величина оптимального замедления поверхностной волны. Расчет диаграммы направленности проводится но формулам (7.4) или (7.6).
Полученные размеры антенны и ее направленные характеристики могут быть скорректированы на основе соотношения (7.13) и выбора рекомендуемых величин замедления у из рис. 7.7 и 7.8. Это позволяет уменьшить уровень боковых лепестков диаграммы направленности на 2—3 дб в сравнении с диаграммой оптимальной антенны.
Расчет ребристой замедляющей структуры (см. рис. 7.2) проводится по известной величине замедления на основе соотношений (7.9), (7.10). Выбор конструктивных параметров структуры осуществляется в соответствии с рис. 7.3 и 7.4.
В случае реализации замедляющей структуры в виде слоя диэлектрика на металлической подложке (см. рис. 7.5) .расчет толщины слоя проводится по формулам (7.8) ,(7.11). При выборе диэлектрика следует руководствоваться рекомендациями гл. 8.
Как правило, ребристые структуры применяются в сантиметровом диапазоне волн. Они обладают сравнительно малыми потерями и удобны в конструктивном отношении. Эксперименты показывают [JI 2], что в зависимости от периода структуры и проводимости металла в 3-см диапазоне волн при замедлении у = 2,5 потери могут составлять около 3—5 дб/м и при замедлении у=2 уменьшаются до 2—3 дб/м.
При неизменном замедлении величина потерь в ребристой структуре обратно пропорциональна длине волны в степени 3/2.
Диэлектрические замедляющие структуры имеют, обычно, несколько большие потери. Поэтому их использование предпочтительно в дециметровом диапазоне волн. В этом диапазоне при потерях, соизмеримых с потерями при применении ребристых структур, они могут иметь выигрыш в весе и в простоте конструктивного выполнения.
Расчет возбуждающего устройства антенны проводится в соответствии с рекомендациями, приведенными в § 7.4. С ростом длины замедляющей структуры, как следует из рис. 7.7, величина замедления убывает, что снижает эффективность возбуждения поверхностной волны. Поэтому возникает необходимость в плавном переходе от структуры возбудителя с большим замедлением к структуре, формирующей диаграмму направленности антенны. Этот переход по длине может составлять до 214 20% от длины L формирующей структура й его еЛедуёТ отнести к возбуждающему устройству.
Ширина полосы рабочих частот антенны определяется, в основном, диапазонными свойствами возбуждающего устройства и составляет, обычно 15-^20%. Расширение полосы частот может быть достигнуто за счет улучшения диапазонных свойств возбудителя.
Важной характеристикой антенны поверхностной волны является величина пропускаемой мощности. Эта величина определяется максимально допустимой напряженностью электрического поля в возбуждающем устройстве и в замедляющей структуре антенны. Электрическая прочность возбуждающего устройства зависит от его конструктивного выполнения и оценивается в каждом конкретном случае. Из замедляющих структур наиболее критичными в этом отношении являются ребристые структуры. Мощность, пропускаемая ребристой структурой шириной а (рис. 7.1), оценивается соотношением [J1 2]
где £Пред — предельно допустимая напряженность поля; у — величина замедления поверхностной волны.
Допустимая (рабочая) мощность составляет обычно (1/4—1/5) Рпред- Для воздуха £'пред=,15—30 кв/м. Величина пропускаемой мощности увеличивается, если уменьшается концентрация поля вблизи острых кромок структуры. Для этого применяется закругление ребер структуры, например, с радиусом, равным половине толщины ребра. Для ребристой структуры в диапазоне волн 3 см при у = 2,5 и Х = а пропускаемая мощность составляет 35 кет.
На направленные свойства антенн существенное влияние оказывают размеры экрана (3 на рис. 7.1). Это влияние вносит в диаграмму направленности искажения двоякого рода: поднимает направление основного максимума антенны на угол 8о и расширяет основной лепесток диаграммы рис. 7.9.
Изменение, вносимое в диаграмму направленности антенны с неограниченным экраном учитывается дополнительным множителем в выражении (7.4)
которое справедливо для достаточно больших размеров экрана. |
На рис. 7.10 приведена типичная диаграмма направленности антенны поверхностной волны в плоскости Е (по мощности) с длиной структуры L=7λ и экраном b=10λ.
Общий вид этой антенны поверхностной волны с ребристой структурой приведен на рис. 7.11.
Уменьшением замедления γ к концу замедляющей структуры можно уменьшить эффект отклонения основного лепестка диаграммы. Как показывает эксперимент, если плавное уменьшение замедления сделано на 2/3 длины структуры L, то уровень боковых лепестков при этом также снижается и составляет в плоскости Е 17 дб, а в плоскости Н 18 дб [Л 1].
Увеличение направленности антенны поверхностной волны связано, как следует из рис. 7.9, с увеличением длины замедляющей структуры L. Это, в свою очередь, вызывает уменьшение величины оптимального замедления γопт, определяемого условием (7.12). Однако существует критическое замедление γкр, при котором излучение антенны в продольном направлении отсутствует.
Из выражения (7.4) для диаграммы направленности следует, что величина критического замедления определяется из условия L/λ=1/(γкр-1)
При большой длине антенны различие между величинами γопт и γкр невелико, и при малых замедлениях небольшое увеличение замедления в сравнении с оптимальным из-за неточности конструктивного выполнения замедляющей структуры может вызывать сильное искажение диаграммы направленности. Поэтому длина замедляющей структуры L, которая характеризуется однородным распределеним поверхностного импеданса, ограничивается обычно величиной (6÷8)λ.
Для увеличения направленности антенны, снижения уровня боковых лепестков диаграммы направленности и уменьшения отражения от конца антенны используются структуры с неоднородным распределением поверхностного импеданса.
Литература
1. Iasic Н. Reference book, Mc.Graw-Hill Co. 1960.
2. Евстропов Г. А. Современные проблемы антенно-волно- 80ДНОЙ техники. Поверхностные, волны. Изд-во «Наука», 1967,
Глава 8
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТЕРЖНЕВЫЕ АНТЕННЫ
8.1. Назначение. Принцип работы
Диэлектрические стержневые антенны относятся к антеннам бегущей волны с замедленной фазовой скоростью (Vф<с). Они применяются на границе сантиметрового и дециметрового диапазонов волн в полосе частот от 2 до 10 ГГц.
На рис. 8.1 приведена наиболее типичная схема диэлектрической стержневой антенны. Она представляет собой диэлектрический стержень 1, возбуждаемый круглым волноводом 2 с возбудителем 3 и питающим фидером 4. В зависимости от требований, предъявляемых
к антенне, поперечное сечение стержня, возбудитель и его питание могут изменяться. Наиболее часто используются цилиндрические и конические стержни.
Диэлектрический стержень антенны можно рассматривать как отрезок диэлектрического волновода. Из теории диэлектрических волноводов известно, что в них могут распространяться как симметричные, так и несимметричные волны [ЛО 1], [ЛО 13]. Волны симметричного типа, как правило, не используются в диэлектрических стержневых антеннах, так как вследствие осевой симметрии они не излучают вдоль оси стержня. Основной волной, используемой с этой целью, является несимметричная волна типа НЕ11.
Распределение поля волны НЕ11 дано на рис. 8.2. В отличие от волны типа Н11 в круглом металлическом волноводе, касательные составляющие электрического поля волны к границе диэлектрика отличны от нуля из-за существования поля вне диэлектрического стержня. Следствием этого является наличие продольной составляющей электрического поля волны НЕ11, объясняющее одновременное существование в диэлектрическом волноводе несимметричных волн типа Н и Е.
С помощью одного стержня удается формировать диаграммы направленности шириной 2θ0,5 > 20°÷25°. Для получения более узких диаграмм направленности используются решетки, в которых диэлектрические стержневые антенны являются отдельными излучателями. С учетом направленных свойств излучателей, взаимосвязь между ними и ее влияние на входное сопротивление слабее, чем в решетках, состоящих из вибраторов и щелей, что облегчает настройку и управление решеткой.
Скорость распространения волны вдоль диэлектрического стержня мало зависит от длины волны. Поэтому диэлектрические стержневые антенны широкополосные и их полоса пропускания ограничивается, в основном, диапазонными свойствами возбуждающего устройства.
При широкополосном возбудителе она может достигать 40—50%.
Преимуществом диэлектрических антенн является простота конструкции и малые поперечные размеры. Как и у всех антенн типа бегущей (волны с замедленной фазовой скоростью, их особенностью является то, что сужение диаграммы направленности происходит за счет увеличения не поперечных размеров антенны, а продольных размеров при малом поперечном. Эта особенность определяет их применение, в частности, в авиационных радиоустройствах.
Недостатком диэлектрических стержневых антенн является сравнительно малая пропускаемая мощность и малая направленность излучения.
8.2. Расчет диаграммы направленности
Расчет диаграммы направленности диэлектрической стержневой антенны основан на следующих предположениях, типичных для расчета антенн бегущей волны:
1. Распределение поля в цилиндрическом стержне (рис. 8.3,а) совпадает с "распределением, поля в неограниченном диэлектрическом волноводе того же диаметра.
2. Волна, распространяющаяся вдоль цилиндрического стержня, является волной с замедленной фазовой скоростью, которая не изменяется по длине стержня.
3. Фазовая скорость распространения волны вдоль конического стержня (рис. 8.3 б) остается постоянной и совпадает с фазовой скоростью волны в эквивалентном цилиндрическом стержне среднего диаметра
ср=1/2(aмакс+aмин)
где aмакс — максимальный диаметр стержня; амин— минимальный диаметр стержня.
4. Волной, отраженной от конца стержня, пренебрегают.
Перечисленные предположения упрощают картину явлений, происходящих в диэлектрических стержневых антеннах и позволяют определить распределение поля в диэлектрическом стержне. В действительности, отражения, возникающие при распространении волны в стержне, искажают это распределение. Однако эти искажения при правильном выборе размеров стержня невелики и при расчете диаграммы направленности антенны поле в стержне в режиме бегущей волны принимается за основу.
Известно несколько способов расчета диаграммы направленности [ЛО 1, Л 13, Л 1, Л 2], в которых механизм излучения антенны представляется либо как излучение эквивалентными поверхностными токами на стержне, либо как излучение токов смещения (поляризации) в объеме стержня.
В каждом способе используются различные упрощения в формулах для вычисления диаграммы направленности, что делает ее расчет приближенным. Расчет излучения объемных токов смещения позволяет получить наиболее точные результаты для средних по длине стержней (L≤6λ), где λ — длина волны рабочего диапазона, широко применяемых на практике.
Для цилиндрического стержня при этом способе расчета диаграмма направленности в плоскости Е (плоскость Y, Z рис. 8.1) определяется формулой
где θ — угол между направлением в точку наблюдения и осью стержня; а0 — диаметр стержня; L — длина стержня; γ— коэффициент распространения волны вдоль стержня (рис. 8.4); Λ1 — лямбда-функция; к = 2π/λ.
Выражение (8.1) характерно для диаграммы направленности линейной антенны с непрерывным распределением излучающих элементов, в которых распределение токов по длине антенны изменяется по закону бегущей волны. Оно состоит из трех множителей.
Первый множитель F1(θ)=cosθ характеризует влияние на диаграмму направленности одиночного элемента тока.
Второй множитель F2(θ)=Λ1sin — влияние поперечного размера стержня. Последний множитель F3(θ)= описывает влияние продольного размера стержня и является групповой характеристикой направленности антенны.
Множитель F1(θ)=cosθ для диаграммы направленности в плоскости Е мало сказывается на ее форме. В плоскости Н (плоскость X, Z рис. 8.1) этот множитель отсутствует и диаграмма направленности несколько шире, чем в плоскости Е. Поведение множителя F2(θ) в зависимости от диаметра стержня приведено на рис. 8.5, из которого следует, что влияние поперечного размера делается заметным лишь при a0≥2λ, при a0≤λ при этим влиянием можно пренебречь.
Множитель F3(θ) оказывает определяющее влияние на диаграмму направленности. Поскольку излучение антенны связано с потерей энергии в стержне, следует предположить затухание волны, которое можно выразить комплексным коэффициентом распространения γ=β-jα в (8.1). Для малого затухания α<<(β —к) можно считать, что
где α — коэффициент затухания; β —коэффициент фазы;
- коэффициент замедления;
На рис. 8.6 приведен множитель F3 в зависимости от величины b для некоторых значений с1. Для диаграммы направленности представляют интерес лишь те значения b, которые ограничены величинами:
В приближении пренебрежимо малого затухания волны в стержне из (8.2) можно получить выражение |
которому соответствует предельная кривая c1 = 0 рис. 8.6.
Способ расчета диаграммы направленности антенны на основе выражения (8.2) дает удовлетворительные результаты для длин стержней, не превышающих (4÷6)λ. Экспериментальные результаты показывают, что при оценке величины затухания волны, распространяющейся в стержне а0=(0,3÷0,5)4 и ε=2,5, следует выбирать c1 = 0,5. Обычно, такие стержни из конструктивных соображений применяются наиболее часто.
Для антенн с коническими диэлектрическими стержнями приведенные выражения для диаграммы направленности остаются справедливыми, если предположить замену конических стержней цилиндрическими среднего диаметра аср (см. рис. 8.3,б).
Для длинных стержней (L>8λ) основной лепесток диаграммы направленности по мере увеличения длины антенны не становится, как следовало бы ожидать из (8.3), сколь угодно узким. Существует некоторая предельная направленность диаграммы, которую можно получить для выбранных a0 и ε стержня. При этих длинах диэлектрический стержень является волноводом, переносящим поверхностную волну к его концу, с которого происходит излучение, как с эквивалентного плоского раскрыва. Размер раскрыва, образованного радиальным распределением поля поверхностной волны, оказывается больше, чем диаметр стержня, и диаграмма более направленной. Однако длинные стержни не нашли широкого практического применения.
8.3. Расчет размеров антенны |
Диаграмма направленности антенны определяется выбором размеров стержня а0, L (см. рис. 8.1) и материала стержня. От размера поперечного -сечения стержня зависит величина замедления волны. При тонком стержне замедление γ близко к единице и почти вся энергия поверхностной волны переносится вне стержня. Поэтому основная часть мощности возбудителя излучается непосредственно, минуя диэлектрический стержень. Результирующее поле излучения оказывается слабонаправленным и приближается к полю излучения раскрыва круглого волновода. С увеличением диаметра стержня увеличиваются замедление и эффективность возбуждения поверхностной волны. Однако при толстом стержне из-за значительного замедления волны растут нежелательные отражения от конца стержня, которые искажают структуру поля в нем, искажают диаграмму направленности и делают ее расчет по формуле (8.2) недостоверным. Диаметр стержня, кроме того, ограничен размерами круглого волновода (см. рис. 8.1), в котором с учетом диэлектрического заполнения возбуждается волна типа Н11, а волны высших типов должны быть в за критическом режиме. Поэтому при определении диаметра стержня следует выбирать компромиссное решение. При выборе длины стержня учитываются следующие соображения. Из теории антенн бегущей волны известно [ЛO 5], что максимальный коэффициент направленного действия антенны достигается при длине стержня, равной |
Такую антенну называют оптимальной. При заданном коэффициенте замедления у, который зависит от выбора диаметра а0 и ε материала диэлектрического стержня из (8.4), можно определить оптимальную длину антенны. Характер изменения множителя F3 диаграммы направленности (8.3) антенны в зависимости от ее длины L приведен на рис. 8.7. Для длины стержня, меньшей оптимальной, характерно увеличение ширины основного лепестка диаграммы и уменьшение уровня боковых лепестков. Если длина стержня незначительно превышает оптимальную, то основной лепесток диаграммы сужается, но быстро растет уровень боковых лепестков. Дальнейшее увеличение длины стержня может привести к раздвоению основного лепестка диаграммы. |
ображений. Для некоторых типов диэлектриков эти величины приведены в табл. 8.1. На практике обычно применяется полистирол с ε = 2,5÷2,56. Диаметр цилиндри- |
ческого стержня, заполняющего круглый волновод (см. рис.8.1), выбирается из соотношения При частичном заполнении круглого волновода диэлектриком величина а0 выбирается из условия существования в незаполненном волноводе волны типа Н11. Для выбранного диаметра стержня а0 и диэлектрической проницаемости ε из рис. 8.4 определяется величина замедления γ поверхностной волны, распространяющейся вдоль стержня. Как правило, величина γ= 1,1÷1,4. Длина стержня выбирается оптимальной из условия (8.4). Величина γ менее 1,1 может привести к чрезмерной |
Расчет антенны начинается с выбора материала диэлектрического стержня. Выбор диэлектрика зависит от величины ε, тангенса угла потерь и конструктивных со-
Дата добавления: 2014-12-24; просмотров: 2138;