Введение

Щели в качестве излучающих элементов или самостоятельных антенн широко используются в технике СВЧ. Волноводно-щелевые линейные решетки (ВЩР) обеспечивают сужение диаграммы направленности (ДН) в плоскости, проходящей через ось волновода.

Основными достоинствами волноводно-щелевых антенн являются:

1) ввиду отсутствия выступающих частей, излучающая поверхность ВЩР может быть совмещена с внешней поверхностью корпуса летательного аппарата, не внося при этом дополнительного аэродинамического сопротивления (бортовая антенна);

2) в них могут быть реализованы оптимальные ДН, так как законы распределения поля в раскрыве могут быть различными за счёт изменения связи излучателей с волноводом;

3) они имеют сравнительно простое возбуждающее устройство, просты в эксплуатации.

Волноводно-щелевые антенны, используемые в качестве излучателя, имеют несколько щелевых вибраторов, прорезанных в волноводе. Щель обладает резонансными свойствами. Резонансная длина щели приблизительно равна 2l ? л0 / 2. Прорезанная в волноводе щель имеет однонаправленное излучение и может быть прорезана в широкой и узкой стенках волновода. При этом продольная щель в широкой и узкой стенках эквивалентна параллельно включенному в линию сопротивлению, поперечная щель в широкой стенке - включенному последовательно.

Сопротивление щели зависит от места расположения в волноводе. В тех случаях, когда необходимо обеспечить согласование антенны с трактом, меняют место расположения щели или поворачивают её. Например, продольная щель в центре широкой стенки волновода почти не излучает; если же её поворачивать или смещать в сторону боковых стенок, то излучение увеличивается; поперечная щель в узкой стенке волновода также почти не излучает, но при её повороте излучение увеличивается. Ширина щели определяется из условия электрической прочности. Увеличение ширины щели увеличивает её электрическую прочность и уменьшает резонансную длину, которая становится меньше л0/2. Для получения узкой диаграммы направленности применяют многоэлементные волноводно-щелевые антенны.

Если антенны состоят из N продольных щелей, расположенных на расстоянии лв / 2, то для достижения полного согласования сопротивление каждой щели должно быть больше волнового сопротивления волновода в N раз. Аналогично этому сопротивление поперечной щели должно быть меньше волнового сопротивления волновода в N раз. Если щели возбуждены синфазно, то максимум главного лепестка будет ориентирован перпендику-лярно плоскости расположения щелей, причём в плоскости, перпендикулярной продольной оси волновода, ДН будет широкой, а в плоскости, содержащей ось волновода, узкой и тем уже, чем больше длина антенны.

Достигнуть синфазного возбуждения антенны можно двумя способами: выбором расстояния между соседними щелями, равным лв или лв / 2. При этом дополнительный сдвиг фаз на р можно реализовать за счёт неидентичного расположения щелей (при этом поперечная составляющая тока на разные стороны осевой линии имеет разные направления). Синфазные антенны обычно работают в режиме стоячей волны, для обеспечения которого в конце антенны устанавливают короткозамыкающий поршень. Расстояние между поршнем и последней щелью должно быть таким, чтобы щели находились в пучности стоячей волны в волноводе. Синфазные многощелевые антенны являются резонансными (узкополосными).

Лучшими диапазонными свойствами обладают нерезонансные антенны, в которых щели расположены на расстояниях несколько больше или меньше лв. При этом в связи с тем, что в волноводе имеет место бегущая волна, к нему для устранения отражения от короткозамкнутого конца антенны подключают нагрузку (поглотитель).