Антенна РЛС – параболоид вращения
3.2. Щелевой облучатель
Щелевой облучатель удобен при работе в наиболее короткой части сантиметрового диапазона (? = 3 см и ниже), так как конструкция его наиболее компактна и проста для работы в этом диапазоне. Щелевой облучатель можно защитить от атмосферных влияний, закрыв его излучающие отверстия полистироловыми пластинками.
Это вибратор можно использовать при частотах свыше 10ГГц, а зеркальную антенну можно использовать и в таком диапазоне. Щелевой вибратор представлен на рисунке 7.
Рисунок 7 - Щелевой вибратор с вертикальным и горизонтальным расположением щелей.
Конструкция двухщелевого облучателя может быть осуществлена в виде закрытого на концах Т-образного прямоугольного волновода. Щели в этом волноводе прорезаются симметрично относительно питающего волновода. В зависимости от заданной поляризации поля излучения облучатель располагается либо как показано на рисунке 5, а для горизонтальной поляризации электрического поля, либо как показано на рисунке 5б для вертикальной поляризации поля.
Рекомендуется следующий порядок расчета такого двухщелевого, облучателя:
а) Длину щели выбирают равной 0,47?, так как резонанс наступает не точно при длине щели 2•l=?/2, а при несколько меньшей длине. Укорочение щели соответствует укорочению эквивалентного металлического вибратора.
б) При расчете согласования резонансной поперечной щели, прорезанной в широкой стенке прямоугольного волновода с волной Н10, принимаем, что волновод закорочен с одного конца, а другой конец в направлении от щели к генератору согласован или бесконечен. Расстояние от закороченного конца до оси щели принимается равным ?в/2 (?в - длина волны в волноводе), так как в этом случае входное реактивное сопротивление этого участка обращается в нуль. Если резонансное сопротивление поперечной щели представить как последовательное сопротивление в эквивалентной схеме, то условие согласования щели с волноводом можно записать как равенство последовательного сопротивления щели волновому сопротивлению волновода. Сопротивление поперечной щели, прорезанной симметрично относительно оси, нормированное к волновому сопротивлению волновода, выражается следующим образом:
(11)
Где a и b - размеры широкой и узкой стенок волновода;
? - длина волны генератора.
Поэтому условие согласования имеет вид:
(12)
Из равенства находят размер узкой стенки b волновода при выбранном размере широкой стенки а.
Согласование Т-образного волновода с питающим волноводом осуществляется экспериментальным путем при помощи сужения узкой стенки b питающего волновода и изменения длины реактивного штыря, ввинчиваемого в торец Т-образного волновода на его широкой стенке по оси симметрии облучателя.
в) Расстояние между щелями выбирают из условия получения в вертикальной плоскости диаграммы направленности, мало отличающейся от формы диаграммы направленности в горизонтальной плоскости. Выбранное из этого условия расстояние между щелями получается порядка d ??/2. Для расположения щелей по рисунку 5а, диаграмму направленности двухщелевого облучателя в горизонтальной плоскости определяют из формулы:
(13)
Где - волновое число;
d - расстояние между щелями;
? - угол в горизонтальной плоскости, отсчитываемый от нормали к линии расположения щелей.
Диаграмма направленности двухщелевого вибратора в горизонтальной плоскости представлена рисунке 8.
Рисунок 8 - Диаграмма направленности двухщелевого облучателя в горизонтальной плоскости.
Диаграмму направленности в вертикальной плоскости в этом случае рассчитывают по формуле:
(14)
Где ? - угол в вертикальной плоскости, отсчитываемый от нормали к щели;
ЕВ - поле в рассматривамом направлении ?;
ЕВ max - поле в направлении максимального излучения (?=0).
Данная диаграмма представлена на рисунке 9.
Рисунок 9 - Диаграмма направленности двухщелевого облучателя в вертикальной плоскости.
Для расположения щелей по рисунку 7б, диаграмму направленности в горизонтальной плоскости определяют из формулы:
(15)
Где ? - угол в горизонтальной плоскости, отсчитываемый от нормали к щели.
В результате диаграмма направленности двухщелевого вибратора в горизонтальной, изображенного на рисунке 5б представлена на рисунке 10.
Рисунок 10 - Диаграмма направленности щелевого облучателя в горизонтальной плоскости.
Диаграмму направленности в вертикальной плоскости рассчитывают следующим образом:
(16)
Где ? - угол в вертикальной плоскости, отсчитываемый от нормали к линии расположения щелей. Данная диаграмма представлена на рисунке 11.
Рисунок 11 - Диаграмма направленности щелевого облучателя в вертикальной плоскости.
Для обеспечения синфазного щелей питания в обоих плечах поперечного волновода щели должны быть расположены симметрично относительно питающего волновода. Каждое плечо рассчитывается на половинную мощность.
В результате анализа двух типов вибраторов будет использоваться вибратор с контррефлектором.