• Μετάφραση

Το άρθρο για μετάφραση προτάθηκε από τον alessandro893. Το υλικό έχει ληφθεί από μια εκτενή τοποθεσία αναφοράς, που περιγράφει, ειδικότερα, τις αρχές λειτουργίας και σχεδιασμού των ραντάρ.

Η κεραία είναι μια ηλεκτρική συσκευή που μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε ραδιοκύματα και αντίστροφα. Η κεραία χρησιμοποιείται όχι μόνο σε ραντάρ, αλλά και σε παρεμβολές, συστήματα προειδοποίησης ακτινοβολίας και συστήματα επικοινωνιών. Κατά τη μετάδοση, η κεραία συγκεντρώνει την ενέργεια του πομπού ραντάρ και σχηματίζει μια δέσμη που κατευθύνεται προς την επιθυμητή κατεύθυνση. Κατά τη λήψη, η κεραία συλλέγει την επιστρεφόμενη ενέργεια ραντάρ που περιέχεται στα ανακλώμενα σήματα και τα μεταδίδει στον δέκτη. Οι κεραίες συχνά διαφέρουν ως προς το σχήμα δέσμης και την απόδοση.

Αριστερά – ισοτροπική κεραία, δεξιά – κατευθυντική

Διπολική κεραία

Μια διπολική κεραία, ή δίπολο, είναι η απλούστερη και πιο δημοφιλής κατηγορία κεραιών. Αποτελείται από δύο πανομοιότυπους αγωγούς, σύρματα ή ράβδους, συνήθως με αμφίπλευρη συμμετρία. Για συσκευές μετάδοσης, παρέχεται ρεύμα σε αυτό και για συσκευές λήψης, λαμβάνεται σήμα μεταξύ των δύο μισών της κεραίας. Και οι δύο πλευρές του τροφοδότη στον πομπό ή τον δέκτη συνδέονται με έναν από τους αγωγούς. Τα δίπολα είναι κεραίες συντονισμού, δηλαδή τα στοιχεία τους χρησιμεύουν ως συντονιστές στους οποίους στάσιμα κύματα περνούν από τη μια άκρη στην άλλη. Άρα το μήκος των διπολικών στοιχείων καθορίζεται από το μήκος του ραδιοκύματος.

Κατευθυντικό μοτίβο

Τα δίπολα είναι πανκατευθυντικές κεραίες. Για το λόγο αυτό, χρησιμοποιούνται συχνά σε συστήματα επικοινωνίας.

Κεραία με τη μορφή ασύμμετρου δονητή (μονόπολο)

Μια ασύμμετρη κεραία είναι το ήμισυ μιας διπολικής κεραίας και είναι τοποθετημένη κάθετα στην αγώγιμη επιφάνεια, ένα οριζόντιο ανακλαστικό στοιχείο. Η κατευθυντικότητα μιας μονοπολικής κεραίας είναι διπλάσια από μια διπολική κεραία διπλού μήκους επειδή δεν υπάρχει ακτινοβολία κάτω από το οριζόντιο ανακλαστικό στοιχείο. Από αυτή την άποψη, η απόδοση μιας τέτοιας κεραίας είναι διπλάσια και είναι ικανή να μεταδίδει κύματα περαιτέρω χρησιμοποιώντας την ίδια ισχύ μετάδοσης.

Κατευθυντικό μοτίβο

Κεραία καναλιού κυμάτων, κεραία Yagi-Uda, κεραία Yagi

Κατευθυντικό μοτίβο

Γωνιακή κεραία

Ένας τύπος κεραίας που χρησιμοποιείται συχνά σε πομπούς VHF και UHF. Αποτελείται από έναν ακτινοβολητή (αυτό μπορεί να είναι ένα δίπολο ή μια συστοιχία Yagi) τοποθετημένο μπροστά από δύο επίπεδες ορθογώνιες ανακλαστικές οθόνες συνδεδεμένες υπό γωνία, συνήθως 90°. Ένα φύλλο μετάλλου ή ένα πλέγμα (για ραντάρ χαμηλής συχνότητας) μπορεί να λειτουργήσει ως ανακλαστήρας, μειώνοντας το βάρος και μειώνοντας την αντίσταση στον αέρα. Οι γωνιακές κεραίες έχουν μεγάλο εύρος και το κέρδος είναι περίπου 10-15 dB.

Κατευθυντικό μοτίβο

Περιοδική λογαριθμική (λογαριθμική περιοδική) κεραία δονητή ή λογαριθμική περιοδική συστοιχία συμμετρικών δονητών

Μια log-periodic antenna (LPA) αποτελείται από αρκετούς εκπομπούς δίπολων μισού κύματος σταδιακά αυξανόμενου μήκους. Το καθένα αποτελείται από ένα ζευγάρι μεταλλικές ράβδους. Τα δίπολα συνδέονται στενά, το ένα πίσω από το άλλο, και συνδέονται με τον τροφοδότη παράλληλα, με αντίθετες φάσεις. Αυτή η κεραία μοιάζει με την κεραία Yagi, αλλά λειτουργεί διαφορετικά. Η προσθήκη στοιχείων σε μια κεραία Yagi αυξάνει την κατευθυντικότητά της (κέρδος) και η προσθήκη στοιχείων σε μια LPA αυξάνει το εύρος ζώνης της. Το κύριο πλεονέκτημά του σε σχέση με άλλες κεραίες είναι το εξαιρετικά μεγάλο εύρος συχνοτήτων λειτουργίας του. Τα μήκη των στοιχείων της κεραίας σχετίζονται μεταξύ τους σύμφωνα με έναν λογαριθμικό νόμο. Το μήκος του μεγαλύτερου στοιχείου είναι το 1/2 του μήκους κύματος της χαμηλότερης συχνότητας και το μικρότερο είναι το 1/2 του μήκους κύματος της υψηλότερης συχνότητας.

Κατευθυντικό μοτίβο

Κεραία Helix

Μια ελικοειδής κεραία αποτελείται από έναν αγωγό στριμμένο σε μια σπείρα. Συνήθως τοποθετούνται πάνω από ένα οριζόντιο ανακλαστικό στοιχείο. Ο τροφοδότης συνδέεται με το κάτω μέρος της σπείρας και το οριζόντιο επίπεδο. Μπορούν να λειτουργήσουν σε δύο τρόπους λειτουργίας - κανονικό και αξονικό.

Κανονική (εγκάρσια) λειτουργία: Οι διαστάσεις της έλικας (διάμετρος και κλίση) είναι μικρές σε σύγκριση με το μήκος κύματος της εκπεμπόμενης συχνότητας. Η κεραία λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο όπως ένα βραχυκυκλωμένο δίπολο ή μονόπολο, με το ίδιο σχέδιο ακτινοβολίας. Η ακτινοβολία είναι γραμμικά πολωμένη παράλληλα με τον άξονα της σπείρας. Αυτή η λειτουργία χρησιμοποιείται σε συμπαγείς κεραίες για φορητά και κινητά ραδιόφωνα.

Αξονική λειτουργία: οι διαστάσεις της σπείρας είναι συγκρίσιμες με το μήκος κύματος. Η κεραία λειτουργεί ως κατευθυντική, μεταδίδοντας τη δέσμη από το άκρο της σπείρας κατά μήκος του άξονά της. Εκπέμπει ραδιοκύματα κυκλικής πόλωσης. Συχνά χρησιμοποιείται για δορυφορικές επικοινωνίες.

Κατευθυντικό μοτίβο

Ρομβοειδής κεραία

Μια διαμαντένια κεραία είναι μια ευρυζωνική κατευθυντική κεραία που αποτελείται από ένα έως τρία παράλληλα σύρματα στερεωμένα πάνω από το έδαφος σε σχήμα διαμαντιού, που στηρίζεται σε κάθε κορυφή από πύργους ή πόλους στους οποίους συνδέονται τα καλώδια χρησιμοποιώντας μονωτές. Και οι τέσσερις πλευρές της κεραίας έχουν το ίδιο μήκος, συνήθως τουλάχιστον το ίδιο μήκος κύματος ή μεγαλύτερο. Συχνά χρησιμοποιείται για επικοινωνία και λειτουργία στο εύρος των δεκαμετρικών κυμάτων.

Κατευθυντικό μοτίβο

Δισδιάστατη διάταξη κεραιών

Συστοιχία διπόλων πολλαπλών στοιχείων που χρησιμοποιείται στις ζώνες HF (1,6 - 30 MHz), που αποτελείται από σειρές και στήλες διπόλων. Ο αριθμός των σειρών μπορεί να είναι 1, 2, 3, 4 ή 6. Ο αριθμός των στηλών μπορεί να είναι 2 ή 4. Τα δίπολα είναι οριζόντια πολωμένα και ένα ανακλαστικό πλέγμα τοποθετείται πίσω από τη συστοιχία δίπολων για να παρέχει μια ενισχυμένη δέσμη. Ο αριθμός των διπολικών στηλών καθορίζει το πλάτος της αζιμουθιακής δέσμης. Για 2 κολώνες το πλάτος της δοκού είναι περίπου 50°, για 4 κολώνες είναι 30°. Η κύρια δέσμη μπορεί να έχει κλίση 15° ή 30° για μέγιστη κάλυψη 90°.

Ο αριθμός των σειρών και το ύψος του χαμηλότερου στοιχείου πάνω από το έδαφος καθορίζει τη γωνία ανύψωσης και το μέγεθος της εξυπηρετούμενης περιοχής. Ένας πίνακας δύο σειρών έχει γωνία 20° και ένας πίνακας τεσσάρων έχει γωνία 10°. Η ακτινοβολία από μια δισδιάστατη συστοιχία συνήθως προσεγγίζει την ιονόσφαιρα με μια μικρή γωνία και λόγω της χαμηλής συχνότητάς της, συχνά ανακλάται πίσω στην επιφάνεια της γης. Δεδομένου ότι η ακτινοβολία μπορεί να ανακλάται πολλές φορές μεταξύ της ιονόσφαιρας και του εδάφους, η δράση της κεραίας δεν περιορίζεται στον ορίζοντα. Ως αποτέλεσμα, μια τέτοια κεραία χρησιμοποιείται συχνά για επικοινωνίες μεγάλων αποστάσεων.

Κατευθυντικό μοτίβο

Κεραία κεραίας

Μια κεραία κόρνας αποτελείται από έναν επεκτεινόμενο μεταλλικό κυματοδηγό σε σχήμα κέρατος που συλλέγει τα ραδιοκύματα σε μια δέσμη. Οι κεραίες κόρνας έχουν πολύ μεγάλο εύρος συχνοτήτων λειτουργίας και μπορούν να λειτουργήσουν με 20πλάσιο κενό στα όριά τους - για παράδειγμα, από 1 έως 20 GHz. Το κέρδος κυμαίνεται από 10 έως 25 dB και συχνά χρησιμοποιούνται ως τροφοδοσίες για μεγαλύτερες κεραίες.

Κατευθυντικό μοτίβο

Παραβολική κεραία

Μία από τις πιο δημοφιλείς κεραίες ραντάρ είναι ο παραβολικός ανακλαστήρας. Η τροφοδοσία βρίσκεται στο επίκεντρο της παραβολής και η ενέργεια του ραντάρ κατευθύνεται στην επιφάνεια του ανακλαστήρα. Τις περισσότερες φορές, μια κεραία κόρνας χρησιμοποιείται ως τροφοδοσία, αλλά μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο μια διπολική όσο και μια ελικοειδής κεραία.

Δεδομένου ότι η σημειακή πηγή ενέργειας βρίσκεται στο επίκεντρο, μετατρέπεται σε μέτωπο κύματος σταθερής φάσης, καθιστώντας την παραβολή κατάλληλη για χρήση σε ραντάρ. Αλλάζοντας το μέγεθος και το σχήμα της ανακλαστικής επιφάνειας, μπορούν να δημιουργηθούν δέσμες και μοτίβα ακτινοβολίας διαφόρων σχημάτων. Η κατευθυντικότητα των παραβολικών κεραιών είναι πολύ καλύτερη από αυτή ενός Yagi ή ενός διπόλου το κέρδος μπορεί να φτάσει τα 30-35 dB. Το κύριο μειονέκτημά τους είναι η αδυναμία τους να χειριστούν χαμηλές συχνότητες λόγω του μεγέθους τους. Ένα άλλο πράγμα είναι ότι ο ακτινοβολητής μπορεί να μπλοκάρει μέρος του σήματος.

Κατευθυντικό μοτίβο

Κεραία Cassegrain

Μια κεραία Cassegrain μοιάζει πολύ με μια συμβατική παραβολική κεραία, αλλά χρησιμοποιεί ένα σύστημα δύο ανακλαστών για τη δημιουργία και την εστίαση της δέσμης ραντάρ. Ο κύριος ανακλαστήρας είναι παραβολικός και ο βοηθητικός ανακλαστήρας είναι υπερβολικός. Ο ακτινοβολητής βρίσκεται σε μία από τις δύο εστίες της υπερβολής. Η ενέργεια του ραντάρ από τον πομπό αντανακλάται από τον βοηθητικό ανακλαστήρα στον κύριο και εστιάζεται. Η ενέργεια που επιστρέφει από τον στόχο συλλέγεται από τον κύριο ανακλαστήρα και ανακλάται με τη μορφή μιας δέσμης που συγκλίνει σε ένα σημείο στο βοηθητικό. Στη συνέχεια ανακλάται από έναν βοηθητικό ανακλαστήρα και συλλέγεται στο σημείο όπου βρίσκεται ο ακτινοβολητής. Όσο μεγαλύτερος είναι ο βοηθητικός ανακλαστήρας, τόσο πιο κοντά μπορεί να είναι στον κύριο. Αυτός ο σχεδιασμός μειώνει τις αξονικές διαστάσεις του ραντάρ, αλλά αυξάνει τη σκίαση του διαφράγματος. Ένας μικρός βοηθητικός ανακλαστήρας, αντίθετα, μειώνει τη σκίαση του ανοίγματος, αλλά πρέπει να βρίσκεται μακριά από τον κύριο. Πλεονεκτήματα σε σύγκριση με μια παραβολική κεραία: συμπαγή (παρά την παρουσία δεύτερου ανακλαστήρα, η συνολική απόσταση μεταξύ των δύο ανακλαστών είναι μικρότερη από την απόσταση από την τροφοδοσία στον ανακλαστήρα μιας παραβολικής κεραίας), μειωμένες απώλειες (ο δέκτης μπορεί να τοποθετηθεί κοντά στον εκπομπό της κόρνας), μειωμένη παρεμβολή πλευρικού λοβού για ραντάρ εδάφους. Κύρια μειονεκτήματα: η δέσμη μπλοκάρεται πιο έντονα (το μέγεθος του βοηθητικού ανακλαστήρα και της τροφοδοσίας είναι μεγαλύτερο από το μέγεθος της τροφοδοσίας μιας συμβατικής παραβολικής κεραίας), δεν λειτουργεί καλά με μεγάλο εύρος κυμάτων.

Κατευθυντικό μοτίβο

Κεραία Γρηγόρης

Αριστερά είναι η κεραία Gregory, δεξιά η κεραία Cassegrain

Η παραβολική κεραία Gregory μοιάζει πολύ στη δομή με την κεραία Cassegrain. Η διαφορά είναι ότι ο βοηθητικός ανακλαστήρας είναι κυρτός προς την αντίθετη κατεύθυνση. Ο σχεδιασμός του Gregory μπορεί να χρησιμοποιήσει έναν μικρότερο δευτερεύοντα ανακλαστήρα σε σύγκριση με μια κεραία Cassegrain, με αποτέλεσμα να μπλοκάρει λιγότερο τη δέσμη.

Offset (ασύμμετρη) κεραία

Όπως υποδηλώνει το όνομα, ο πομπός και ο βοηθητικός ανακλαστήρας (αν πρόκειται για κεραία Gregory) μιας κεραίας όφσετ μετατοπίζονται από το κέντρο του κύριου ανακλαστήρα για να μην μπλοκάρουν τη δέσμη. Αυτός ο σχεδιασμός χρησιμοποιείται συχνά σε παραβολικές κεραίες και κεραίες Gregory για αύξηση της απόδοσης.

Κεραία Cassegrain με επίπεδη πλάκα φάσης

Ένα άλλο σχέδιο που έχει σχεδιαστεί για την καταπολέμηση του μπλοκαρίσματος δέσμης από έναν βοηθητικό ανακλαστήρα είναι η επίπεδη κεραία Cassegrain. Λειτουργεί λαμβάνοντας υπόψη την πόλωση των κυμάτων. Ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα έχει 2 συνιστώσες, το μαγνητικό και το ηλεκτρικό, τα οποία είναι πάντα κάθετα μεταξύ τους και την κατεύθυνση της κίνησης. Η πόλωση του κύματος καθορίζεται από τον προσανατολισμό του ηλεκτρικού πεδίου, μπορεί να είναι γραμμικό (κάθετο/οριζόντιο) ή κυκλικό (κυκλικό ή ελλειπτικό, στριμμένο δεξιόστροφα ή αριστερόστροφα). Το ενδιαφέρον με την πόλωση είναι ο πολωτής, ή η διαδικασία φιλτραρίσματος των κυμάτων, αφήνοντας μόνο τα κύματα πολωμένα προς μία κατεύθυνση ή ένα επίπεδο. Συνήθως, ο πολωτής είναι κατασκευασμένος από υλικό με παράλληλη διάταξη ατόμων ή μπορεί να είναι ένα πλέγμα παράλληλων συρμάτων, η απόσταση μεταξύ των οποίων είναι μικρότερη από το μήκος κύματος. Συχνά θεωρείται ότι η απόσταση πρέπει να είναι περίπου το μισό του μήκους κύματος.

Μια κοινή παρανόηση είναι ότι το ηλεκτρομαγνητικό κύμα και ο πολωτής λειτουργούν με παρόμοιο τρόπο με ένα ταλαντευόμενο καλώδιο και έναν φράχτη σανίδας - δηλαδή, για παράδειγμα, ένα οριζόντια πολωμένο κύμα πρέπει να μπλοκάρεται από μια οθόνη με κάθετες σχισμές.

Στην πραγματικότητα, τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα συμπεριφέρονται διαφορετικά από τα μηχανικά κύματα. Ένα πλέγμα από παράλληλα οριζόντια καλώδια μπλοκάρει και αντανακλά εντελώς ένα οριζόντια πολωμένο ραδιοκύμα και εκπέμπει ένα κατακόρυφα πολωμένο - και το αντίστροφο. Ο λόγος είναι αυτός: όταν ένα ηλεκτρικό πεδίο, ή ένα κύμα, είναι παράλληλο με ένα σύρμα, διεγείρει ηλεκτρόνια κατά μήκος του σύρματος, και δεδομένου ότι το μήκος του σύρματος είναι πολλές φορές μεγαλύτερο από το πάχος του, τα ηλεκτρόνια μπορούν εύκολα να κινηθούν και απορροφούν το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας του κύματος. Η κίνηση των ηλεκτρονίων θα οδηγήσει στην εμφάνιση ενός ρεύματος και το ρεύμα θα δημιουργήσει τα δικά του κύματα. Αυτά τα κύματα θα ακυρώσουν τα κύματα μετάδοσης και θα συμπεριφέρονται σαν ανακλώμενα κύματα. Από την άλλη πλευρά, όταν το ηλεκτρικό πεδίο του κύματος είναι κάθετο στα καλώδια, θα διεγείρει ηλεκτρόνια σε όλο το πλάτος του σύρματος. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια δεν θα μπορούν να κινηθούν ενεργά με αυτόν τον τρόπο, θα ανακλαστεί πολύ λίγη ενέργεια.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι αν και στις περισσότερες απεικονίσεις τα ραδιοκύματα έχουν μόνο 1 μαγνητικό πεδίο και 1 ηλεκτρικό πεδίο, αυτό δεν σημαίνει ότι ταλαντώνονται αυστηρά στο ίδιο επίπεδο. Στην πραγματικότητα, μπορεί κανείς να φανταστεί ότι τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία αποτελούνται από πολλά υποπεδία που αθροίζονται διανυσματικά. Για παράδειγμα, για ένα κατακόρυφα πολωμένο κύμα από δύο υποπεδία, το αποτέλεσμα της προσθήκης των διανυσμάτων τους είναι κατακόρυφο. Όταν δύο υποπεδία βρίσκονται σε φάση, το ηλεκτρικό πεδίο που προκύπτει θα είναι πάντα ακίνητο στο ίδιο επίπεδο. Αλλά εάν ένα από τα υποπεδία είναι πιο αργό από το άλλο, τότε το προκύπτον πεδίο θα αρχίσει να περιστρέφεται γύρω από την κατεύθυνση που κινείται το κύμα (αυτό ονομάζεται συχνά ελλειπτική πόλωση). Εάν ένα υποπεδίο είναι πιο αργό από τα άλλα κατά ακριβώς ένα τέταρτο του μήκους κύματος (η φάση διαφέρει κατά 90 μοίρες), τότε έχουμε κυκλική πόλωση:

Για να μετατρέψουμε τη γραμμική πόλωση ενός κύματος σε κυκλική πόλωση και αντίστροφα, είναι απαραίτητο να επιβραδύνουμε ένα από τα υποπεδία σε σχέση με τα άλλα κατά ακριβώς το ένα τέταρτο του μήκους κύματος. Για αυτό, χρησιμοποιείται συχνότερα ένα πλέγμα (πλάκα φάσης τετάρτου κύματος) παράλληλων συρμάτων με απόσταση μεταξύ τους μήκους κύματος 1/4, που βρίσκεται σε γωνία 45 μοιρών προς την οριζόντια.
Για ένα κύμα που διέρχεται από τη συσκευή, η γραμμική πόλωση μετατρέπεται σε κυκλική και η κυκλική σε γραμμική.

Μια κεραία Cassegrain με επίπεδη πλάκα φάσης που λειτουργεί με αυτήν την αρχή αποτελείται από δύο ανακλαστήρες ίσου μεγέθους. Το βοηθητικό αντανακλά μόνο οριζόντια πολωμένα κύματα και μεταδίδει κατακόρυφα πολωμένα κύματα. Η κύρια αντανακλά όλα τα κύματα. Η βοηθητική πλάκα ανακλαστήρα βρίσκεται μπροστά από την κύρια. Αποτελείται από δύο μέρη - μια πλάκα με σχισμές που εκτελούνται υπό γωνία 45° και μια πλάκα με οριζόντιες σχισμές πλάτους μικρότερου από το 1/4 του μήκους κύματος.

Ας υποθέσουμε ότι η τροφοδοσία μεταδίδει ένα κύμα με κυκλική πόλωση αριστερόστροφα. Το κύμα διέρχεται από την πλάκα τετάρτου κύματος και γίνεται ένα οριζόντια πολωμένο κύμα. Αντανακλά από οριζόντια καλώδια. Περνάει πάλι από την πλάκα τετάρτου κύματος, στην άλλη πλευρά, και γι' αυτήν τα καλώδια της πλάκας είναι ήδη προσανατολισμένα σε κατοπτρική εικόνα, δηλαδή σαν να περιστρέφονται κατά 90°. Η προηγούμενη αλλαγή στην πόλωση αντιστρέφεται, έτσι ώστε το κύμα να πολώνεται ξανά κυκλικά αριστερόστροφα και να ταξιδεύει πίσω στον κύριο ανακλαστήρα. Ο ανακλαστήρας αλλάζει την πόλωση από αριστερόστροφα σε δεξιόστροφα. Διέρχεται από τις οριζόντιες σχισμές του βοηθητικού ανακλαστήρα χωρίς αντίσταση και φεύγει προς την κατεύθυνση των στόχων, κατακόρυφα πολωμένος. Στη λειτουργία λήψης, συμβαίνει το αντίθετο.

Υποδοχή κεραίας

Αν και οι περιγραφόμενες κεραίες έχουν αρκετά υψηλό κέρδος σε σχέση με το μέγεθος του διαφράγματος, όλες έχουν κοινά μειονεκτήματα: υψηλή ευαισθησία σε πλευρικούς λοβούς (ευαισθησία σε ενοχλητικές αντανακλάσεις από την επιφάνεια της γης και ευαισθησία σε στόχους με χαμηλή αποτελεσματική περιοχή διασποράς), μειωμένη απόδοση λόγω μπλοκάρισμα δέσμης (τα μικρά ραντάρ, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε αεροσκάφη, έχουν πρόβλημα μπλοκαρίσματος· τα μεγάλα ραντάρ, όπου το πρόβλημα με το μπλοκάρισμα είναι μικρότερο, δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν στον αέρα). Ως αποτέλεσμα, εφευρέθηκε ένας νέος σχεδιασμός κεραίας - μια κεραία υποδοχής. Κατασκευάζεται με τη μορφή μεταλλικής επιφάνειας, συνήθως επίπεδης, στην οποία κόβονται τρύπες ή σχισμές. Όταν ακτινοβολείται στην επιθυμητή συχνότητα, εκπέμπονται ηλεκτρομαγνητικά κύματα από κάθε υποδοχή - δηλαδή, οι υποδοχές λειτουργούν ως μεμονωμένες κεραίες και σχηματίζουν μια συστοιχία. Δεδομένου ότι η δέσμη που προέρχεται από κάθε σχισμή είναι αδύναμη, οι πλευρικοί λοβοί τους είναι επίσης πολύ μικροί. Οι αυλακωτές κεραίες χαρακτηρίζονται από υψηλό κέρδος, μικρούς πλευρικούς λοβούς και χαμηλό βάρος. Μπορεί να μην έχουν προεξέχοντα μέρη, κάτι που σε ορισμένες περιπτώσεις είναι το σημαντικό τους πλεονέκτημα (για παράδειγμα, όταν τοποθετούνται σε αεροσκάφη).

Κατευθυντικό μοτίβο

Κεραία παθητικής συστοιχίας φάσης (PFAR)

Ραντάρ με MIG-31

Από τις πρώτες μέρες της ανάπτυξης του ραντάρ, οι προγραμματιστές μαστίζονται από ένα πρόβλημα: την ισορροπία μεταξύ ακρίβειας, εμβέλειας και χρόνου σάρωσης του ραντάρ. Προκύπτει επειδή τα ραντάρ με μικρότερο πλάτος δέσμης αυξάνουν την ακρίβεια (αυξημένη ανάλυση) και την εμβέλεια στην ίδια ισχύ (συγκέντρωση ισχύος). Αλλά όσο μικρότερο είναι το πλάτος της δέσμης, τόσο περισσότερο το ραντάρ σαρώνει ολόκληρο το οπτικό πεδίο. Επιπλέον, ένα ραντάρ υψηλής απολαβής θα απαιτήσει μεγαλύτερες κεραίες, κάτι που δεν είναι βολικό για γρήγορη σάρωση. Για να επιτευχθεί πρακτική ακρίβεια σε χαμηλές συχνότητες, το ραντάρ θα απαιτούσε κεραίες τόσο τεράστιες που θα ήταν μηχανικά δύσκολο να περιστραφούν. Για να λυθεί αυτό το πρόβλημα, δημιουργήθηκε μια κεραία παθητικής συστοιχίας φάσης. Δεν βασίζεται στη μηχανική, αλλά στην παρεμβολή των κυμάτων για τον έλεγχο της δέσμης. Εάν δύο ή περισσότερα κύματα του ίδιου τύπου ταλαντώνονται και συναντώνται σε ένα σημείο του χώρου, το συνολικό πλάτος των κυμάτων προστίθεται με τον ίδιο τρόπο που προστίθενται τα κύματα στο νερό. Ανάλογα με τις φάσεις αυτών των κυμάτων, η παρεμβολή μπορεί να τα ενισχύσει ή να τα αποδυναμώσει.

Η δέσμη μπορεί να διαμορφωθεί και να ελέγχεται ηλεκτρονικά ελέγχοντας τη διαφορά φάσης μιας ομάδας στοιχείων εκπομπής - ελέγχοντας έτσι το πού συμβαίνει η παρεμβολή ενίσχυσης ή εξασθένησης. Από αυτό προκύπτει ότι το ραντάρ του αεροσκάφους πρέπει να έχει τουλάχιστον δύο στοιχεία εκπομπής για τον έλεγχο της δέσμης από πλευρά σε πλευρά.

Συνήθως, ένα ραντάρ PFAR αποτελείται από 1 τροφοδοσία, έναν LNA (ενισχυτή χαμηλού θορύβου), έναν διανομέα ισχύος, 1000-2000 στοιχεία εκπομπής και ίσο αριθμό μετατοπιστών φάσης.

Τα στοιχεία εκπομπής μπορεί να είναι ισότροπες ή κατευθυντικές κεραίες. Μερικοί τυπικοί τύποι στοιχείων μετάδοσης:

Στις πρώτες γενιές μαχητικών αεροσκαφών, οι κεραίες patch (κερίες λωρίδων) χρησιμοποιούνταν συχνότερα επειδή ήταν οι πιο εύκολες στην ανάπτυξη.

Οι σύγχρονες συστοιχίες ενεργής φάσης χρησιμοποιούν εκπομπούς αυλακώσεων λόγω των δυνατοτήτων ευρείας ζώνης και του βελτιωμένου κέρδους:

Ανεξάρτητα από τον τύπο της κεραίας που χρησιμοποιείται, η αύξηση του αριθμού των στοιχείων ακτινοβολίας βελτιώνει τα χαρακτηριστικά κατευθυντικότητας του ραντάρ.

Όπως γνωρίζουμε, για την ίδια συχνότητα ραντάρ, η αύξηση του διαφράγματος οδηγεί σε μείωση του πλάτους της δέσμης, γεγονός που αυξάνει την εμβέλεια και την ακρίβεια. Αλλά για τις σταδιακές συστοιχίες, δεν αξίζει να αυξηθεί η απόσταση μεταξύ των στοιχείων εκπομπής σε μια προσπάθεια να αυξηθεί το διάφραγμα και να μειωθεί το κόστος του ραντάρ. Διότι αν η απόσταση μεταξύ των στοιχείων είναι μεγαλύτερη από τη συχνότητα λειτουργίας, μπορεί να εμφανιστούν πλευρικοί λοβοί, υποβαθμίζοντας σημαντικά την απόδοση του ραντάρ.

Το πιο σημαντικό και ακριβό μέρος του PFAR είναι οι μετατοπιστές φάσης. Χωρίς αυτά, είναι αδύνατο να ελεγχθεί η φάση του σήματος και η κατεύθυνση της δέσμης.

Κυκλοφορούν σε διαφορετικούς τύπους, αλλά γενικά μπορούν να χωριστούν σε τέσσερις τύπους.

Αλλαγές φάσης με χρονική καθυστέρηση

Ο απλούστερος τύπος μετατοπιστών φάσης. Χρειάζεται χρόνος για να περάσει ένα σήμα μέσω μιας γραμμής μεταφοράς. Αυτή η καθυστέρηση, ίση με τη μετατόπιση φάσης του σήματος, εξαρτάται από το μήκος της γραμμής μετάδοσης, τη συχνότητα του σήματος και την ταχύτητα φάσης του σήματος στο υλικό εκπομπής. Με την εναλλαγή ενός σήματος μεταξύ δύο ή περισσότερων γραμμών μετάδοσης δεδομένου μήκους, μπορεί να ελεγχθεί η μετατόπιση φάσης. Τα στοιχεία μεταγωγής είναι μηχανικοί ηλεκτρονόμοι, διόδους ακίδων, τρανζίστορ πεδίου ή μικροηλεκτρομηχανικά συστήματα. Οι διόδους ακίδων χρησιμοποιούνται συχνά λόγω της υψηλής ταχύτητας, της χαμηλής απώλειας και των απλών κυκλωμάτων πόλωσης που παρέχουν αλλαγές αντίστασης από 10 kΩ σε 1 Ω.

Καθυστέρηση, sec = μετατόπιση φάσης ° / (360 * συχνότητα, Hz)

Το μειονέκτημά τους είναι ότι το σφάλμα φάσης αυξάνεται με την αύξηση της συχνότητας και αυξάνεται σε μέγεθος με τη μείωση της συχνότητας. Επίσης, η αλλαγή φάσης ποικίλλει ανάλογα με τη συχνότητα, επομένως δεν ισχύουν για πολύ χαμηλές και υψηλές συχνότητες.

Ανακλαστικός/τετραγωνικός μετατοπιστής φάσης

Συνήθως πρόκειται για μια συσκευή σύζευξης τετραγωνισμού που χωρίζει το σήμα εισόδου σε δύο σήματα 90° εκτός φάσης, τα οποία στη συνέχεια ανακλώνται. Στη συνέχεια συνδυάζονται σε φάση στην έξοδο. Αυτό το κύκλωμα λειτουργεί επειδή οι ανακλάσεις σήματος από αγώγιμες γραμμές μπορεί να είναι εκτός φάσης σε σχέση με το προσπίπτον σήμα. Η μετατόπιση φάσης ποικίλλει από 0° (ανοικτό κύκλωμα, μηδενική χωρητικότητα varactor) έως -180° (βραχυκύκλωμα, άπειρη χωρητικότητα varactor). Τέτοιοι μετατοπιστές φάσης έχουν μεγάλο εύρος λειτουργίας. Ωστόσο, οι φυσικοί περιορισμοί των varactors σημαίνουν ότι στην πράξη η μετατόπιση φάσης μπορεί να φτάσει μόνο τις 160°. Αλλά για μια μεγαλύτερη μετατόπιση είναι δυνατό να συνδυαστούν πολλές τέτοιες αλυσίδες.

Διανυσματικός διαμορφωτής IQ

Ακριβώς όπως ένας ανακλαστικός μετατοπιστής φάσης, εδώ το σήμα χωρίζεται σε δύο εξόδους με μετατόπιση φάσης 90 μοιρών. Η αμερόληπτη φάση εισόδου ονομάζεται κανάλι I και το τετράγωνο με μετατόπιση 90 μοιρών ονομάζεται κανάλι Q. Στη συνέχεια, κάθε σήμα διέρχεται μέσω ενός διφασικού διαμορφωτή ικανού να μετατοπίζει τη φάση του σήματος. Κάθε σήμα μετατοπίζεται φάση κατά 0° ή 180°, επιτρέποντας την επιλογή οποιουδήποτε ζεύγους διανυσμάτων τετραγωνισμού. Στη συνέχεια, τα δύο σήματα ανασυνδυάζονται. Δεδομένου ότι η εξασθένηση και των δύο σημάτων μπορεί να ελεγχθεί, δεν ελέγχεται μόνο η φάση αλλά και το πλάτος του σήματος εξόδου.

Μετατοπιστής φάσης σε φίλτρα υψηλής/χαμηλοπερατότητας

Κατασκευάστηκε για να λύσει το πρόβλημα της χρονικής καθυστέρησης που δεν μπορούν να λειτουργήσουν σε μεγάλο εύρος συχνοτήτων. Λειτουργεί με εναλλαγή της διαδρομής του σήματος μεταξύ υψηλοπερατών και χαμηλοπερατών φίλτρων. Παρόμοιο με έναν μετατοπιστή φάσης με χρονική καθυστέρηση, αλλά χρησιμοποιεί φίλτρα αντί για γραμμές μετάδοσης. Το υψηλοπερατό φίλτρο αποτελείται από μια σειρά επαγωγέων και πυκνωτών που παρέχουν προώθηση φάσης. Ένας τέτοιος μετατοπιστής φάσης παρέχει μια σταθερή μετατόπιση φάσης στο εύρος συχνοτήτων λειτουργίας. Είναι επίσης πολύ μικρότερο σε μέγεθος από τους προηγούμενους μετατοπιστές φάσης που αναφέρονται, γι' αυτό και χρησιμοποιείται συχνότερα σε εφαρμογές ραντάρ.

Συνοψίζοντας, σε σύγκριση με μια συμβατική ανακλαστική κεραία, τα κύρια πλεονεκτήματα του PFAR θα είναι: υψηλή ταχύτητα σάρωσης (αύξηση του αριθμού των στόχων που παρακολουθούνται, μείωση της πιθανότητας ο σταθμός να ανιχνεύσει μια προειδοποίηση ακτινοβολίας), βελτιστοποίηση του χρόνου που αφιερώνεται στο στόχο, υψηλό κέρδος και μικροί πλευρικοί λοβοί (δύσκολο στην εμπλοκή και ανίχνευση), τυχαία ακολουθία σάρωσης (πιο δύσκολο να μπλοκαριστεί), δυνατότητα χρήσης ειδικών τεχνικών διαμόρφωσης και ανίχνευσης για την εξαγωγή σήματος από θόρυβο. Τα κύρια μειονεκτήματα είναι το υψηλό κόστος, η αδυναμία σάρωσης πλάτους μεγαλύτερου από 60 μοίρες (το οπτικό πεδίο μιας σταθερής συστοιχίας φάσης είναι 120 μοίρες, ένα μηχανικό ραντάρ μπορεί να το επεκτείνει σε 360).

Κεραία ενεργής συστοιχίας φάσης

Εξωτερικά, το AFAR (AESA) και το PFAR (PESA) είναι δύσκολο να διακριθούν, αλλά στο εσωτερικό διαφέρουν ριζικά. Το PFAR χρησιμοποιεί έναν ή δύο ενισχυτές υψηλής ισχύος για τη μετάδοση ενός μόνο σήματος, το οποίο στη συνέχεια χωρίζεται σε χιλιάδες διαδρομές για χιλιάδες μετατοπιστές φάσης και στοιχεία. Ένα ραντάρ AFAR αποτελείται από χιλιάδες μονάδες λήψης/μετάδοσης. Δεδομένου ότι οι πομποί βρίσκονται απευθείας στα ίδια τα στοιχεία, δεν έχει ξεχωριστό δέκτη και πομπό. Οι διαφορές στην αρχιτεκτονική φαίνονται στην εικόνα.

Στο AFAR, τα περισσότερα εξαρτήματα, όπως ένας ενισχυτής ασθενούς σήματος, ένας ενισχυτής υψηλής ισχύος, ένας διακόπτης διπλής όψης και ένας μετατροπέας φάσης, μειώνονται σε μέγεθος και συναρμολογούνται σε ένα περίβλημα που ονομάζεται μονάδα μετάδοσης/λήψης. Κάθε μία από τις μονάδες είναι ένα μικρό ραντάρ. Η αρχιτεκτονική τους έχει ως εξής:

Αν και οι AESA και PESA χρησιμοποιούν παρεμβολή κυμάτων για να διαμορφώσουν και να εκτρέψουν τη δέσμη, ο μοναδικός σχεδιασμός του AESA παρέχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με το PFAR. Για παράδειγμα, ένας μικρός ενισχυτής σήματος βρίσκεται κοντά στον δέκτη, πριν από τα εξαρτήματα όπου χάνεται μέρος του σήματος, επομένως έχει καλύτερη αναλογία σήματος προς θόρυβο από ένα PFAR.

Επιπλέον, με ίσες δυνατότητες ανίχνευσης, το AFAR έχει χαμηλότερο κύκλο λειτουργίας και μέγιστη ισχύ. Επίσης, καθώς οι μεμονωμένες μονάδες APAA δεν βασίζονται σε έναν μόνο ενισχυτή, μπορούν να μεταδίδουν σήματα σε διαφορετικές συχνότητες ταυτόχρονα. Ως αποτέλεσμα, το AFAR μπορεί να δημιουργήσει πολλές ξεχωριστές δέσμες, χωρίζοντας τη συστοιχία σε υποσυστοιχίες. Η δυνατότητα λειτουργίας σε πολλαπλές συχνότητες φέρνει το multitasking και τη δυνατότητα ανάπτυξης συστημάτων ηλεκτρονικών παρεμβολών οπουδήποτε σε σχέση με το ραντάρ. Αλλά ο σχηματισμός πάρα πολλών ταυτόχρονων ακτίνων μειώνει την εμβέλεια του ραντάρ.

Τα δύο βασικά μειονεκτήματα του AFAR είναι το υψηλό κόστος και το περιορισμένο οπτικό πεδίο στις 60 μοίρες.

Υβριδικές ηλεκτρονικές-μηχανικές κεραίες συστοιχίας φάσης

Η πολύ υψηλή ταχύτητα σάρωσης της συστοιχίας φάσεων συνδυάζεται με περιορισμένο οπτικό πεδίο. Για να λύσουν αυτό το πρόβλημα, τα σύγχρονα ραντάρ τοποθετούν συστοιχίες σε φάσεις σε έναν κινητό δίσκο, γεγονός που αυξάνει το οπτικό πεδίο. Μην συγχέετε το οπτικό πεδίο με το πλάτος της δοκού. Το πλάτος δέσμης αναφέρεται στη δέσμη του ραντάρ και το οπτικό πεδίο αναφέρεται στο συνολικό μέγεθος του χώρου που σαρώνεται. Συχνά απαιτούνται στενές δοκοί για τη βελτίωση της ακρίβειας και της εμβέλειας, αλλά ένα στενό οπτικό πεδίο συνήθως δεν είναι απαραίτητο.

Ετικέτες: Προσθήκη ετικετών

Ραδιοφωνικό περιοδικό, αριθμός 9, 1999.

Κρίνοντας από την ξένη ραδιοερασιτεχνική λογοτεχνία, η κεραία σκελετού υποδοχής είναι δημοφιλής σε συχνότητες άνω των 20 MHz. Το δημοσιευμένο άρθρο επιχειρεί να απαντήσει στο ερώτημα - κατά πόσο ο συντελεστής κατεύθυνσης που αναφέρεται στη βιβλιογραφία αντιστοιχεί στην πραγματικότητα.

Σε βιβλία σχετικά με τις κεραίες VHF, η λεγόμενη κεραία σκελετού υποδοχής έχει περιγραφεί επανειλημμένα και όλες οι δημοσιεύσεις, χωρίς εξαίρεση, αναφέρουν τις πολύ υψηλές παραμέτρους, τον μεγάλο συντελεστή κατευθυντικότητας (DA), την ευρεία ζώνη συχνοτήτων και την ευκολία συντονισμού. Η ιδέα της κεραίας προτάθηκε από τον J. Ramsey το 1949, ο σχεδιασμός της φαίνεται στο Σχ. 1,δανείστηκε από . Το ενεργό στοιχείο της κεραίας αποτελείται από τρία παράλληλα δίπολα ημικυμάτων που βρίσκονται τρία επίπεδα το ένα πάνω από το άλλο.

Για να μειωθεί το μέγεθος της κεραίας, τα άκρα του άνω και του κάτω διπόλου κάμπτονται σε ορθή γωνία προς το μεσαίο δίπολο και συνδέονται με αυτό. Αυτό είναι που τους ενθουσιάζει. Το μεσαίο δίπολο χωρίζεται και συνδέεται με μια αντίστοιχη γραμμή δύο συρμάτων τετάρτου κύματος, η οποία χρησιμεύει επίσης για την τοποθέτηση του ανακλαστήρα. Ο ανακλαστήρας είναι σχεδιασμένος σαν κανάλι κύματος με τη μορφή ενός μόνο δονητή, το ηλεκτρικό μήκος του οποίου είναι ελαφρώς μεγαλύτερο από ένα μισό κύμα. Οι διαστάσεις της κεραίας σε μήκη κύματος και οι τιμές του συντελεστή βράχυνσης k, ανάλογα με τη διάμετρο των αγωγών (σωλήνων) d, φαίνονται στο Σχ. 1. Μετακινώντας το σημείο τροφοδοσίας XX κατά μήκος της γραμμής δύο συρμάτων, μπορείτε να αλλάξετε την σύνθετη αντίσταση εισόδου της κεραίας από μηδέν (κοντά στον ανακλαστήρα) σε περίπου 400 Ohms (στο σημείο YY κοντά στο ενεργό στοιχείο).

Η κατανομή ρεύματος στο ενεργό στοιχείο φαίνεται στο Σχ. 2. Φαίνεται ότι οι αντικόμβοι (μέγιστα) του ρεύματος βρίσκονται ακριβώς στη μέση των οριζόντιων τμημάτων του στοιχείου, σχηματίζοντας ένα τριώροφο ενφασικό σύστημα. Στα κατακόρυφα μέρη του ενεργού στοιχείου, τα ρεύματα είναι μικρά και κατευθύνονται το ένα προς το άλλο. Επιπλέον, υπάρχουν τέσσερις κόμβοι ρεύματος εδώ, επομένως δεν υπάρχει ακτινοβολία μακριού πεδίου από τα κατακόρυφα μέρη. Ας θυμηθούμε ότι στην μακρινή ζώνη το μοτίβο ακτινοβολίας της κεραίας έχει σχεδόν ολοκληρωθεί. Η απόσταση από την μακρινή ζώνη είναι αρκετά μήκη κύματος. Όσο μεγαλύτερη είναι η απόδοση της κεραίας, τόσο μεγαλύτερη είναι.

Το ενεργό στοιχείο μιας κεραίας σκελετού-σχισμής μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως δύο τετράγωνα, σε συνδυασμό με μια πλευρά και σημεία τροφοδοσίας. Ωστόσο, σε σύγκριση με δύο πλήρους μεγέθους τετράγωνα, η περίμετρος του ενεργού στοιχείου της κεραίας σκελετού-σχισμής είναι κάπως μικρότερη, πιθανώς λόγω του φαινομένου βράχυνσης της χωρητικότητας μεταξύ των κατακόρυφων αγωγών του στοιχείου. Μια παρόμοια κεραία προτάθηκε από τον K. Kharchenko, αλλά σε αυτήν δύο τετράγωνα τροφοδοτούνται από τις γωνίες και συνδυάζονται με σημεία τροφοδοσίας.

Μια απλή κεραία με σχισμή σκελετού έχει έναν ανακλαστήρα που δεν είναι αρκετά αποδοτικός. Αυτό το μειονέκτημα μπορεί να εξαλειφθεί κατασκευάζοντας τον ανακλαστήρα με τον ίδιο ακριβώς τρόπο όπως το ενεργό στοιχείο (με τη μορφή της ίδιας τριώροφης δομής δονητών). Οι γραμμές δύο καλωδίων δεν μπορούν πλέον να τοποθετηθούν μεταξύ των στοιχείων, αλλά κανείς δεν μπαίνει στον κόπο να τις σχεδιάσει στο επίπεδο κάθε στοιχείου μέχρι το σημείο με μηδενικό δυναμικό στη μέση του κάτω οριζόντιου δονητή.

Τι συμβαίνει μετά από αυτήν την τροποποίηση φαίνεται στο Σχ. 3. Οι διαστάσεις των ίδιων των στοιχείων παραμένουν οι ίδιες και η απόσταση μεταξύ του ενεργού στοιχείου και του ανακλαστήρα μειώνεται στο 0,18. Αυτή η κεραία έχει ένα ακόμη πλεονέκτημα. Μετακινώντας τους βραχυκυκλωτήρες κατά μήκος των γραμμών δύο συρμάτων, τα στοιχεία μπορούν να ρυθμιστούν στην επιθυμητή συχνότητα και μετακινώντας το βραχυκυκλωτήρα του ανακλαστήρα, είναι εύκολο να ρυθμίσετε την κεραία στη μέγιστη απόδοση ή την αναλογία ακτινοβολίας προς τα εμπρός-πίσω.

Για μια τέτοια κεραία δύο στοιχείων, που περιγράφεται στο [και], αναφέρεται μια ασυνήθιστα υψηλή απόδοση 14...16 dB! Εάν το δεύτερο από τα βιβλία που αναφέρθηκαν δεν ήταν μια σοβαρή έκδοση, τότε θα μπορούσε κανείς να τα παρατήσει και να μην πάρει στα σοβαρά αυτόν τον αριθμό. Αλλά αυτό το βιβλίο είναι γενικά πολύ καλό και δεν περιέχει σχεδόν κανένα λάθος. Ο συγγραφέας του, φυσικά, δεν μπορούσε να δοκιμάσει όλες τις πολλές κατασκευές που δίνονται σε αυτό. Επομένως, εάν πρόκειται για σφάλμα, τότε εμφανίστηκε νωρίτερα, σε ορισμένες άλλες δημοσιεύσεις, και τώρα είναι δύσκολο να βρεθεί η αρχική πηγή. Είναι ξεκάθαρο ότι ένα ενδοφασικό σύστημα δονητών θα πρέπει να δίνει μεγαλύτερη απόδοση από έναν μόνο δονητή, αλλά το ερώτημα είναι - πόσο; Αν και στη σελ. 100 και δηλώνεται ότι η κεραία «... είναι στην πραγματικότητα μια κεραία έξι στοιχείων, τριών ορόφων σε φάση», αλλά οι δονητές είναι αρκετά κοντά ο ένας στον άλλο, και επίσης κοντύνονται. Αυτό είναι βέβαιο ότι θα μειώσει την αποτελεσματικότητα. Έτσι, υπήρχαν περισσότερες ερωτήσεις παρά απαντήσεις. Επιπλέον, ραδιοερασιτέχνες γνωστοί στον συγγραφέα σχεδίαζαν να κατασκευάσουν ακριβώς μια τέτοια κεραία για την εμβέλεια των 10 μέτρων και ήταν έτοιμοι να ξοδέψουν χρήματα για το υλικό, το οποίο δεν είναι φθηνό αυτές τις μέρες!

Για να λάβουμε μια σαφή και ακριβή απάντηση στην ερώτηση σχετικά με τον συντελεστή κατευθυντικότητας, διεξήχθη ένα πείραμα στην περιοχή των 432 MHz. Τα στοιχεία κάμπτονται σύμφωνα με το Σχ. 3 τεμάχια εμαγιέ σύρματος χαλκού με διάμετρο 1,5 mm, οι συνδέσεις είναι συγκολλημένες και οι αγωγοί γραμμής στα σημεία που είναι εγκατεστημένοι οι βραχυκυκλωτήρες κλεισίματος και συνδέεται το καλώδιο αφαιρούνται από μόνωση. Ολόκληρη η κατασκευή συναρμολογήθηκε σε ένα ξύλινο σκελετό από στεγνά λεπτά πηχάκια. Το καλώδιο τροφοδοσίας περνούσε από τα σημεία τροφοδοσίας κατά μήκος του αγωγού γραμμής δύο συρμάτων στον οποίο ήταν συνδεδεμένη η πλεξούδα, κατακόρυφα προς τα κάτω και συνδεδεμένο απευθείας στην έξοδο της τυπικής γεννήτριας σήματος. Ο δείκτης πεδίου ήταν ένα δίπολο μισού κύματος με ανιχνευτή και μικροαμπερόμετρο. Βρισκόταν σε τρίποδο σε απόσταση πολλών μέτρων από την κεραία. Η κεραία ήταν επίσης τοποθετημένη σε ένα πρωτόγονο περιστρεφόμενο τρίποδο, το οποίο κατέστησε δυνατή την αλλαγή του προσανατολισμού της.

Η κεραία συντονίστηκε αρκετά εύκολα και γρήγορα, μόνο για μέγιστη ακτινοβολία προς την κύρια κατεύθυνση. Με τις υποδεικνυόμενες διαστάσεις σε συχνότητα 432 MHz, οι αποστάσεις των βραχυκυκλωτικών κλεισίματος από τη βάση των γραμμών δύο συρμάτων για τη συντονισμένη κεραία αποδείχθηκαν ως εξής: για τον ανακλαστήρα - 43 mm, για το ενεργό στοιχείο - 28 mm. Η απόσταση από το σημείο σύνδεσης του καλωδίου των 50 ohm ήταν 70 mm.

Όταν ρυθμιστεί στη μέγιστη κατευθυντικότητα, ανιχνεύεται ένας μικρός λοβός πλάτης. Ρυθμίζοντας τον ανακλαστήρα, μπορεί να κατασταλεί σχεδόν εντελώς. Δεν υπήρχε πλάγια, πάνω ή κάτω ακτινοβολία.

Η απόδοση, ή πιο συγκεκριμένα, το κέρδος της κεραίας, ίσο με το γινόμενο της απόδοσης και της απόδοσης, προσδιορίστηκε ως εξής: το επίπεδο σήματος που δημιουργήθηκε από την κεραία στην κύρια κατεύθυνση σημειώθηκε στον δείκτη και, στη συνέχεια, αντί για το κεραία, ένα δίπολο μισού κύματος που βρίσκεται στο ίδιο σημείο του χώρου συνδέθηκε με το καλώδιο τροφοδοσίας. Το επίπεδο σήματος από τη γεννήτρια αυξήθηκε αρκετά ώστε να ληφθούν οι ίδιες ενδείξεις στον δείκτη. Η αλλαγή στη στάθμη του σήματος που μετράται από τον εξασθενητή της γεννήτριας είναι αριθμητικά ίση με το κέρδος της κεραίας σε σχέση με το δίπολο μισού κύματος. Για αυτήν την κεραία αποδείχθηκε ότι ήταν 7 dBd. Σε σύγκριση με έναν ισότροπο (πανκατευθυντικό) πομπό, θα είναι 2,15 dB περισσότερο και θα είναι περίπου 9,2 dBi.

Δώστε προσοχή στα γράμματα d και i στον προσδιορισμό των ντεσιμπέλ - στη βιβλιογραφία για τις κεραίες είναι συνηθισμένο να υποδεικνύεται σε ποιον πομπό μετράται η κατευθυντικότητα. Το πλάτος του σχεδίου ακτινοβολίας στη μισή ισχύ ήταν περίπου 60° στο οριζόντιο επίπεδο (σε αζιμούθιο) και περίπου 90° στο κατακόρυφο επίπεδο (σε υψόμετρο). Έχοντας αυτά τα δεδομένα, η κατευθυντικότητα μπορεί να υπολογιστεί με έναν ακόμη τρόπο: η σταθερή γωνία στην οποία ακτινοβολεί η κεραία είναι ίση με το γινόμενο των γραμμικών γωνιών που αντιστοιχούν στο πλάτος του διαγράμματος και εκφράζεται σε ακτίνια. Παίρνουμε μια τιμή περίπου 1,5 στεραδιανών. Ταυτόχρονα, μια ισότροπη κεραία ακτινοβολεί σε σταθερή γωνία 4 ή 12,6 στεράδια. Η κατευθυντικότητα, εξ ορισμού, είναι ο λόγος αυτών των στερεών γωνιών και είναι 12,6/1,5 = 8,4 ή 9,2 dBi.

Έχοντας επιτύχει μια τόσο καλή συμφωνία μεταξύ των τιμών κατευθυντικότητας που καθορίζονται από τις δύο μεθόδους, ο συγγραφέας αποφάσισε ότι δεν υπήρχε τίποτα άλλο για μέτρηση και, με μια μικρή απογοήτευση, πείστηκε για άλλη μια φορά ότι δεν συμβαίνουν θαύματα στην τεχνολογία κεραιών. Ωστόσο, η κεραία λειτουργεί πολύ καλά και, παρά τις μικρές της διαστάσεις (330x120x120 mm στην περιοχή των 432 MHz), παρέχει ένα πολύ αξιοπρεπές κέρδος.

Η εφεύρεση αναφέρεται σε συσκευές τροφοδοσίας κεραίας, συγκεκριμένα σε κεραίες υπερμικρών ραδιοκυμάτων και κεραίες μικροκυμάτων για την εκπομπή οριζόντια πολωμένων κυμάτων με κυκλικό σχέδιο ακτινοβολίας στο οριζόντιο επίπεδο. Το τεχνικό αποτέλεσμα που επιτεύχθηκε από την εφαρμογή της προτεινόμενης εφεύρεσης είναι η επέκταση του εύρους συχνοτήτων λειτουργίας της σχισμής κυλινδρικής κεραίας, παρέχοντας στην κεραία συσκευές για ταίριασμα με τον τροφοδότη, οι οποίες δεν είναι κρίσιμες για το μέγεθος κατά τον συντονισμό της κεραίας στον συντονισμό λειτουργίας. συχνότητα. Η σχισμή κυλινδρική κεραία περιέχει ένα αγώγιμο κυλινδρικό σώμα με μια διαμήκη σχισμή με πρώτη και δεύτερη ακμή και έναν τροφοδότη, που περιέχει επιπλέον έναν πρώτο αγώγιμο σφιγκτήρα, έναν δεύτερο αγώγιμο σφιγκτήρα και ένα αντίστοιχο τμήμα καλωδίου, όπου ο πρώτος σφιγκτήρας βρίσκεται για να σχηματίσει μια γαλβανική επαφή στο πρώτο άκρο της σχισμής, ο δεύτερος σφιγκτήρας βρίσκεται με το σχηματισμό μιας γαλβανικής επαφής στο δεύτερο άκρο της σχισμής, ο τροφοδότης στην επιφάνεια του κυλίνδρου τοποθετείται κατά μήκος μιας ευθείας γραμμής διαμετρικά αντίθετη από τον διαμήκη άξονα της σχισμής , με μια κάμψη κοντά στο σημείο διέγερσης της σχισμής, που τοποθετείται μέσω του πρώτου σφιγκτήρα με τον εξωτερικό αγωγό του τροφοδότη να σχηματίζει μια γαλβανική επαφή με τον πρώτο σφιγκτήρα, ένα αντίστοιχο τμήμα καλωδίου τοποθετείται μέσω του δεύτερου σφιγκτήρα, το Ο κεντρικός αγωγός του τροφοδότη συνδέεται γαλβανικά με τον κεντρικό αγωγό του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου. 1 μισθός f-ly, 6 ill.

Σχέδια για το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας RF 2574172

Πεδίο τεχνολογίας στο οποίο αναφέρεται η εφεύρεση

Η εφεύρεση αναφέρεται σε συσκευές τροφοδοσίας κεραίας, συγκεκριμένα σε κεραίες υπερμικρών ραδιοκυμάτων και κεραίες μικροκυμάτων για την εκπομπή οριζόντια πολωμένων κυμάτων με κυκλικό σχέδιο ακτινοβολίας στο οριζόντιο επίπεδο.

Τελευταία τεχνολογία

Η σχισμή κεραία προτάθηκε για πρώτη φορά το 1938 από τον Alan D. Blumlein για χρήση σε τηλεοπτικές εκπομπές στην περιοχή υπερμικρών κυμάτων με οριζόντια πόλωση και κυκλικό σχέδιο ακτινοβολίας (RP) στο οριζόντιο επίπεδο [Βρετανική ευρεσιτεχνία αρ. 515684. Ηλεκτρικοί αγωγοί HF. Alan Blumlein, εκδ. 1938. Ευρεσιτεχνία ΗΠΑ αρ. 2,238,770 Ηλεκτρικός αγωγός ή καλοριφέρ υψηλής συχνότητας]. Η κεραία είναι ένας σωλήνας με μια διαμήκη σχισμή. Η απλότητα του σχεδιασμού, η απουσία προεξέχοντος τμήματος πάνω από την επιφάνεια στην οποία κόβεται μια σχισμή, τράβηξε την προσοχή των ειδικών που σχεδίαζαν ραδιοφωνικά συστήματα για υποβρύχια. Οι αυλακωτές κεραίες δεν διαταράσσουν την αεροδυναμική των αντικειμένων στα οποία είναι εγκατεστημένες, γεγονός που καθόρισε την ευρεία χρήση τους σε αεροσκάφη, πυραύλους και άλλα κινούμενα αντικείμενα. Τέτοιες κεραίες με εγκοπές κομμένες στα τοιχώματα των κυματοδηγών ορθογώνιου, κυκλικού ή άλλης διατομής χρησιμοποιούνται ευρέως ως κεραίες αερομεταφερόμενες και επίγειες για συστήματα ραντάρ και ραδιοπλοήγησης.

Έτσι, είναι γνωστή η πρώτη κυλινδρική κεραία με σχισμή A.D. Blumlein για εκπομπή οριζόντια πολωμένων κυμάτων υψηλών συχνοτήτων, που περιέχει αγώγιμο κύλινδρο με διαμήκη σχισμή, συσκευές διέγερσης της σχισμής στο ένα άκρο του κυλίνδρου και βραχυκύκλωμα στο άλλο άκρο του κυλίνδρου, συσκευή ρύθμισης του πλάτους του σχισμή. Ο αγώγιμος κύλινδρος έχει μήκος ίσο με το μισό μήκος κύματος στον ελεύθερο χώρο.

Τα μειονεκτήματα της γνωστής κεραίας πρώτης υποδοχής είναι ότι:

Η κεραία δεν περιέχει συσκευές για τον συντονισμό της κεραίας στη συχνότητα συντονισμού,

Η κεραία έχει μήκος ίσο με το μισό μήκος κύματος στον ελεύθερο χώρο, γεγονός που καθιστά δύσκολη την απόκτηση αποδεκτής απόδοσης κεραίας όσον αφορά τις κατευθυντικές ιδιότητες και την αντιστοίχιση κεραίας-τροφοδοσίας.

Μια δεύτερη κυλινδρική κεραία σχισμής είναι γνωστή για την εκπομπή οριζόντια πολωμένων κυμάτων υψηλής συχνότητας, που περιέχει έναν αγώγιμο κύλινδρο με μια διαμήκη σχισμή, έναν τροφοδότη, ένα βραχυκύκλωμα στο ένα άκρο της σχισμής και συσκευές για τη διέγερση της κεραίας στο άλλο άκρο της υποδοχής , ο εν λόγω κύλινδρος έχει διάμετρο μεταξύ 0,151 και 0,121, όπου 1 - μήκος κύματος στον ελεύθερο χώρο στη συχνότητα λειτουργίας. Ο εν λόγω κύλινδρος έχει μήκος κοντά στα εννέα δέκατα του τέταρτου του μήκους του στάσιμου κύματος που δημιουργείται κατά μήκος της γραμμής σχισμής στον κύλινδρο (το μήκος κύματος στη γραμμή σχισμής στον κύλινδρο είναι πολλές φορές μεγαλύτερο από το μήκος κύματος στον ελεύθερο χώρο) .

Όταν ο κύλινδρος είναι κατακόρυφα προσανατολισμένος, η κεραία έχει σχεδόν κυκλικό σχέδιο ακτινοβολίας με οριζόντια πόλωση του πεδίου ακτινοβολίας και έχει υψηλό συντελεστή κατευθυντικότητας (DA). Η κεραία είναι συμπαγής, βολική για εγκατάσταση σε στέγες ψηλών κτιρίων, τα λεία περιγράμματα της επιφάνειας της εμποδίζουν τη συσσώρευση υγρού χιονιού και σχηματισμού πάγου. Λόγω του κυκλικού κυλινδρικού της σχήματος, η κεραία έχει σχετικά χαμηλό φορτίο ανέμου.

Η γνωστή δεύτερη κεραία ξεπερνά τα μειονεκτήματα της πρώτης γνωστής κεραίας λόγω του μεγέθους της μισού μήκους κύματος στον ελεύθερο χώρο. Η πανκατευθυντική αυλακωτή κεραία του Andrew Alford, που δημιουργήθηκε το 1946 και εγκαταστάθηκε στον ουρανοξύστη Chrysler στη Νέα Υόρκη, χρησιμοποιήθηκε για τις πρώτες έγχρωμες τηλεοπτικές εκπομπές.

Ωστόσο, η γνωστή κυλινδρική κεραία δεύτερης υποδοχής έχει τα ακόλουθα μειονεκτήματα:

η κεραία έχει μεγάλο διαμήκη μέγεθος όσον αφορά τα μήκη κύματος στον ελεύθερο χώρο, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη χρήση της ως στοιχείο ακτινοβολίας μιας διάταξης κεραίας που σχηματίζει ένα σχέδιο ακτινοβολίας ειδικού τύπου στο επίπεδο του διανύσματος H.

η κεραία δεν έχει συσκευές για την αντιστοίχιση με τον τροφοδότη.

Μια τρίτη κυλινδρική κεραία με σχισμή είναι γνωστή για την εκπομπή οριζόντια πολωμένων κυμάτων υψηλών συχνοτήτων, που περιέχει έναν αγώγιμο κύλινδρο με μια διαμήκη σχισμή, βραχυκυκλωμένο και στα δύο άκρα του κυλίνδρου, που διεγείρεται από ένα ομοαξονικό καλώδιο, ο εξωτερικός αγωγός του οποίου συνδέεται γαλβανικά με το πρώτο άκρο της σχισμής και ο κεντρικός αγωγός συνδέεται γαλβανικά με το δεύτερο άκρο της σχισμής.

Η γνωστή κυλινδρική κεραία τρίτης υποδοχής έχει μειονεκτήματα:

Λόγω της ασύμμετρης διέγερσης της κεραίας, διεγείρεται ένα κύμα που διαδίδεται στη γραμμή που σχηματίζεται από τον εξωτερικό αγωγό του ομοαξονικού καλωδίου και του κυλίνδρου, με αποτέλεσμα να παρατηρείται αισθητή ακτινοβολία του καλωδίου (φαινόμενο τροφοδοσίας κεραίας), Τα χαρακτηριστικά εξαρτώνται σημαντικά από εξωτερικούς λειτουργικούς παράγοντες.

Δεν υπάρχουν συσκευές για την αντιστοίχιση της κεραίας με τον τροφοδότη (για συντονισμό της κεραίας σε συντονισμό στη συχνότητα λειτουργίας),

Η γνωστή τρίτη σχισμή κυλινδρική κεραία έχει ένα στενό εύρος συχνοτήτων λειτουργίας, που δεν υπερβαίνει το 1% σε επίπεδο SWR στη γραμμή ισχύος.

Η τρίτη γνωστή κυλινδρική κεραία σχισμής, που τροφοδοτείται από ομοαξονικό καλώδιο, είναι, όσον αφορά τα βασικά της χαρακτηριστικά, πλησιέστερη στην παρούσα εφεύρεση. Αυτή η κεραία επιλέγεται από τους συγγραφείς ως πρωτότυπο.

Αποκάλυψη της εφεύρεσης

Ο τεχνικός στόχος της παρούσας εφεύρεσης είναι να επεκτείνει το εύρος συχνοτήτων λειτουργίας μιας κυλινδρικής κεραίας με σχισμή, παρέχοντας στην κεραία συσκευές για ταίριασμα με τον τροφοδότη, οι οποίες δεν είναι κρίσιμες για το μέγεθος κατά τον συντονισμό της κεραίας στη συχνότητα λειτουργίας (συντονισμού).

Αυτό το καθήκον επιτυγχάνεται στο ότι μια κυλινδρική κεραία με σχισμή που περιέχει ένα αγώγιμο κυλινδρικό σώμα (εφεξής το σώμα) με μια διαμήκη σχισμή με πρώτη και δεύτερη ακμή και έναν τροφοδότη, περιέχει επιπλέον έναν πρώτο αγώγιμο σφιγκτήρα, έναν δεύτερο αγώγιμο σφιγκτήρα (εφεξής αναφερόμενος στο εξής ως ο πρώτος σφιγκτήρας, ο δεύτερος σφιγκτήρας) και ένα ταιριαστό κομμάτι καλωδίου, με τον πρώτο σφιγκτήρα να βρίσκεται για να σχηματίζει μια γαλβανική επαφή στο πρώτο άκρο της σχισμής, τον δεύτερο σφιγκτήρα να βρίσκεται για να σχηματίζει μια γαλβανική επαφή στο δεύτερο άκρο του η σχισμή, ο τροφοδότης στην επιφάνεια του κυλίνδρου τοποθετείται κατά μήκος μιας ευθείας γραμμής διαμετρικά αντίθετη από τον διαμήκη άξονα της σχισμής, με μια κάμψη κοντά στη σχισμή του σημείου διέγερσης, που τοποθετείται μέσω του πρώτου σφιγκτήρα με το σχηματισμό γαλβανικής επαφής από τον εξωτερικό αγωγό του τροφοδότη με τον πρώτο σφιγκτήρα, το αντίστοιχο τμήμα καλωδίου τοποθετείται μέσω του δεύτερου σφιγκτήρα, ο κεντρικός αγωγός του τροφοδότη συνδέεται γαλβανικά με τον κεντρικό αγωγό του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου.

Η εισαγωγή ενός πρώτου αγώγιμου σφιγκτήρα, ενός δεύτερου αγώγιμου σφιγκτήρα και ενός αντίστοιχου τμήματος καλωδίου στην κεραία, η σχετική θέση και η σύνδεσή τους στην κεραία, όπως υποδεικνύεται παραπάνω, επιλύει τα ακόλουθα προβλήματα:

Δημιουργήστε μια κεραία που, λόγω ενός συμμετρικού συστήματος ισχύος, θα παρέχει ένα συμμετρικό σχέδιο ακτινοβολίας στο επίπεδο του διανύσματος Η, χωρίς διακλάδωση του διαγράμματος και χωρίς απόκλιση του μέγιστου του σχεδίου ακτινοβολίας από το επίπεδο που είναι κάθετο στον άξονα του κυλίνδρου.

Δημιουργήστε μια κεραία που παρέχει ένα κυκλικό σχέδιο ακτινοβολίας στο διανυσματικό επίπεδο λόγω του γεγονότος ότι η διάμετρος του κυλίνδρου είναι πολύ μικρότερη από το μήκος κύματος.

Για να δημιουργήσετε μια κεραία που παρέχει σταθερά χαρακτηριστικά ακτινοβολίας όταν χρησιμοποιείτε τόσο στενές σχισμές με χαμηλή αντίσταση κύματος όσο και ευρείες σχισμές με υψηλή σύνθετη αντίσταση κύματος.

Δημιουργήστε μια κεραία που παρέχει αντιστάθμιση για το αντιδραστικό στοιχείο της σύνθετης αντίστασης εισόδου της κεραίας σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων.

Δημιουργήστε μια κεραία της οποίας η αντίσταση ακτινοβολίας ποικίλλει σε ένα μικρό εύρος σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων.

Δημιουργήστε μια κεραία που παρέχει χαμηλό SWR στη γραμμή τροφοδοσίας ταιριάζοντας την αντίσταση εισόδου της κεραίας με τη χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση του τροφοδότη σε μια ευρεία ζώνη συχνοτήτων.

Μειώστε το επίπεδο ισχύος που επιστρέφει στον πομπό όταν εκπέμπει η κεραία, ταιριάζοντας την κεραία με τον τροφοδότη.

Μειώστε το επίπεδο παραμόρφωσης του φάσματος του σήματος που μεταδίδεται (λαμβάνεται) από την κεραία λόγω του ομοιόμορφου χαρακτηριστικού πλάτους-φάσης της κεραίας στην περιοχή συχνοτήτων.

Αυξήστε την αντίσταση της κεραίας στη διάσπαση υψηλής συχνότητας μειώνοντας την ένταση πεδίου στον σύνδεσμο ραδιοσυχνοτήτων λόγω μείωσης του SWR στη γραμμή τροφοδοσίας όταν η κεραία λειτουργεί σε λειτουργία μετάδοσης.

Παρέχετε στην κεραία μια συσκευή αντιστοίχισης αλλάζοντας την αντίσταση της αντίστοιχης συσκευής και επεκτείνετε έτσι τη ζώνη συχνοτήτων λειτουργίας της κεραίας.

Παρέχετε μια απλή μέθοδο για τον συντονισμό της κεραίας σε συντονισμό με τον τροφοδότη στην περιοχή συχνοτήτων.

Εξασφαλίστε τη μέγιστη μεταφορά ισχύος ταιριάζοντας με τη χαρακτηριστική αντίσταση του τροφοδότη.

Αυξήστε το δυναμικό επίπεδο ισχύος σε έναν προεπιλεγμένο τροφοδότη μειώνοντας το SWR σε αυτόν.

Ελαχιστοποιήστε τις απώλειες στον τροφοδότη και, ως αποτέλεσμα, μειώστε τη θέρμανση του τροφοδότη κατά τη μετάδοση ισχύος μέσω αυτού.

Ελαχιστοποίηση της εκπομπής (λήψης) ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων από τον τροφοδότη (η εξωτερική πλευρά του εξωτερικού αγωγού του ομοαξονικού καλωδίου).

Δημιουργήστε μια υποδοχή κεραίας που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως ανεξάρτητη κεραία, καθώς και ως στοιχείο μιας συστοιχίας κεραιών.

Δημιουργήστε μια κεραία κατάλληλη για τοποθέτηση σε σωλήνα ή ιμάντα πύργου πλέγματος.

Η κεραία είναι συμπαγής όταν ο κύλινδρος είναι προσανατολισμένος κατακόρυφα, εκπέμπει οριζόντια πολωμένα κύματα. Μπορεί να χρησιμεύσει ως στοιχείο ακτινοβολίας μιας συστοιχίας κεραιών. Η σειρά κεραιών των εκπομπών αυλακώσεων μπορεί να εγκατασταθεί τόσο απευθείας στην επιφάνεια της γης όσο και στις στέγες ψηλών κτιρίων. Τα λεία περιγράμματα της επιφάνειας της κεραίας εμποδίζουν τη συσσώρευση υγρού χιονιού και σχηματισμού πάγου πάνω της. Λόγω του κυκλικού κυλινδρικού της σχήματος, η κεραία έχει σχετικά χαμηλό φορτίο ανέμου.

Με την προσθήκη ενός radome στην κεραία, επιλύεται το πρόβλημα της προστασίας της κυλινδρικής κεραίας με σχισμή σύμφωνα με την παρούσα εφεύρεση από την επίδραση εξωτερικών λειτουργικών παραγόντων.

Η λύση στα παραπάνω προβλήματα υποδεικνύει ότι έχει δημιουργηθεί μια νέα κυλινδρική κεραία με υποδοχή που παρέχει χαρακτηριστικά απόδοσης σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων.

Η λύση στο πρώτο από αυτά τα προβλήματα προέκυψε ως αποτέλεσμα του γεγονότος ότι η προτεινόμενη κυλινδρική κεραία σχισμής διεγείρεται συμμετρικά σε σχέση με το μέσο της σχισμής.

Το εύρος συχνοτήτων λειτουργίας της προτεινόμενης κεραίας στην πλευρά μικρότερων κυμάτων περιορίζεται από αλλαγές στο σχήμα του σχεδίου ακτινοβολίας (DP). Χρησιμοποιήστε σχισμές τέτοιου μήκους ώστε το σχέδιο να έχει μόνο ένα μέγιστο, προσανατολισμένο κάθετα στον άξονα της κεραίας. Μια μείωση του μήκους κύματος με σταθερές διαστάσεις σχισμής μπορεί να οδηγήσει στην εμφάνιση δύο μεγίστων που αποκλίνουν από τον άξονα της κεραίας.

Η αύξηση του μήκους κύματος περιορίζεται από τη μείωση του συντελεστή κατευθυντικότητας (DA). Αποδεικνύεται σημαντικό εάν η διάμετρος του κυλίνδρου είναι μικρότερη από 0,12 μήκη κύματος στον ελεύθερο χώρο.

Η προτεινόμενη κεραία μπορεί να συντονιστεί στην καθορισμένη περιοχή συχνοτήτων.

Η λύση στο πρόβλημα της δημιουργίας ενός κυκλικού σχεδίου ακτινοβολίας στο διανυσματικό επίπεδο λαμβάνεται λόγω του γεγονότος ότι η διάμετρος του κυλίνδρου είναι πολύ μικρότερη από το μήκος κύματος στον ελεύθερο χώρο.

Η λύση στο τρίτο πρόβλημα, δηλαδή την παροχή ενός ευρέος φάσματος λειτουργικών συχνοτήτων με στενές και ευρείες υποδοχές, επιτεύχθηκε αντισταθμίζοντας το αντιδραστικό στοιχείο της σύνθετης αντίστασης εισόδου της κεραίας.

Η λύση στο πρόβλημα της παροχής μιας απλής μεθόδου για την αντιστάθμιση της αντιδραστικής συνιστώσας της σύνθετης αντίστασης εισόδου της κεραίας στο εύρος συχνοτήτων επιτυγχάνεται με τη χρήση δύο συνδεδεμένων σε σειρά πυκνωτών για αντιστάθμιση.

Λύση στο πρόβλημα: ελαχιστοποίηση της εκπομπής (λήψης) ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων από τον τροφοδότη - που λαμβάνεται με την ορθολογική τοποθέτηση του τροφοδότη στην επιφάνεια του κυλίνδρου, την εισαγωγή του πρώτου αγώγιμου σφιγκτήρα στην κεραία, εξασφαλίζοντας τη γαλβανική επαφή του εξωτερικού αγωγού με το πρώτο σφιγκτήρα σε όλη την περιφέρειά του στην έξοδο από τον σφιγκτήρα.

Σύντομη περιγραφή των σχεδίων

Στο σχ. 1α) δείχνει μια κυλινδρική κεραία 1 με σχισμή σύμφωνα με την παρούσα εφεύρεση. Στο σχ. 1β) δείχνει μια μπροστινή όψη μιας κυλινδρικής κεραίας με σχισμή, Εικ. 1γ) δείχνει μια κάτοψη μιας σχισμής κυλινδρικής κεραίας. Στο σχ. 1β) και σχ. 1γ) έχει εισαχθεί ο ακόλουθος συμβολισμός:

1 - σχισμή κυλινδρική κεραία,

2 - κυλινδρικό σώμα,

4 - πρώτη άκρη της υποδοχής,

5 - δεύτερη άκρη της υποδοχής,

7 - πρώτος σφιγκτήρας,

8 - δεύτερος σφιγκτήρας,

9 - ταιριαστός κύλινδρος,

10 - αντίστοιχο τμήμα καλωδίου,

11 - κάμψη του τροφοδότη (στη στροφή από το κατακόρυφο τμήμα στο οριζόντιο τμήμα που βρίσκεται κοντά στο σημείο διέγερσης της σχισμής),

Α - περιοχή διέγερσης του διακένου.

Στο σχ. 2α) δείχνει την περιοχή Α της διέγερσης του διακένου. Στο σχ. 2β) δείχνει τη σύνδεση του εξωτερικού αγωγού του τροφοδότη με τον πρώτο σφιγκτήρα και το πρώτο άκρο της σχισμής, τη συσκευή αντιστοίχισης σύνθετης αντίστασης εισόδου κεραίας και τη σύνδεσή του με το δεύτερο άκρο της σχισμής. Στο σχ. 2γ) δείχνει στην τομή τη σύνδεση του εξωτερικού αγωγού του τροφοδότη με τον δεύτερο σφιγκτήρα και τη δεύτερη άκρη της σχισμής, τον ταιριαστό κύλινδρο και το αντίστοιχο τμήμα καλωδίου. Στο σχ. 2β) και εικ. 2γ) εισάγονται επιπλέον οι ακόλουθες σημειώσεις:

12 - κεντρικός αγωγός του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου,

13 - κεντρικός αγωγός του τροφοδότη,

14 - εξωτερικός αγωγός του τροφοδότη.

Στο σχ. 3 δείχνει το ισοδύναμο κύκλωμα της κεραίας. στο σχ. Έχουν εισαχθεί 3 νέες ονομασίες:

15 - χωρητικότητα του πυκνωτή που σχηματίζεται από την εσωτερική επιφάνεια του αντίστοιχου κυλίνδρου 9 και την εξωτερική επιφάνεια του εξωτερικού αγωγού του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου 10,

16 - χωρητικότητα του πυκνωτή που σχηματίζεται από την εσωτερική επιφάνεια του εξωτερικού αγωγού και τον κεντρικό αγωγό του αντίστοιχου τμήματος του καλωδίου 10,

17 - επαγωγή λόγω της ροής των ρευμάτων κατά μήκος της εσωτερικής και εξωτερικής επιφάνειας του σωλήνα από το πρώτο άκρο στο δεύτερο άκρο της σχισμής (ελλείψει πυκνωτών 15 και 16),

18 - πραγματικό μέρος της σύνθετης αντίστασης εισόδου κεραίας (πριν συνδέσετε τους πυκνωτές 15 και 16),

19 - υπό όρους ακροδέκτης που αντιστοιχεί στο σημείο γαλβανικής επαφής του εξωτερικού αγωγού του τροφοδότη μέσω του πρώτου αγώγιμου σφιγκτήρα με την άκρη 4,

20 - ακροδέκτης υπό όρους που αντιστοιχεί στο σημείο στην είσοδο του κεντρικού αγωγού του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου,

21 - σημείο γαλβανικής επαφής του αντίστοιχου κυλίνδρου μέσω του αγώγιμου σφιγκτήρα 2 με την άκρη 5 της σχισμής 3.

Στο σχ. Το Σχήμα 4 δείχνει τις πειραματικές εξαρτήσεις των πραγματικών και φανταστικών τμημάτων της αντίστασης εισόδου και του SWR από τη συχνότητα του πρώτου και του δεύτερου δείγματος μιας κυλινδρικής κεραίας με σχισμή. στο σχ. Εισάγεται 4 σημειογραφία:

221 - εξάρτηση από τη συχνότητα του πραγματικού μέρους της σύνθετης αντίστασης εισόδου του πρώτου δείγματος με αντίστοιχο τμήμα καλωδίου μήκους 10,5 mm,

222 - εξάρτηση από τη συχνότητα του φανταστικού τμήματος της αντίστασης εισόδου του πρώτου δείγματος με αντίστοιχο τμήμα καλωδίου μήκους 10,5 mm,

223 - εξάρτηση από τη συχνότητα της κεραίας SWR του πρώτου δείγματος με αντίστοιχο τμήμα καλωδίου μήκους 10,5 mm,

231 - εξάρτηση από τη συχνότητα του πραγματικού μέρους της αντίστασης εισόδου του δεύτερου δείγματος με αντίστοιχο κύλινδρο μήκους 11,5 mm και αντίστοιχο τμήμα καλωδίου μήκους 20,5 mm,

232 - εξάρτηση από τη συχνότητα του φανταστικού τμήματος της αντίστασης εισόδου του δεύτερου δείγματος με αντίστοιχο κύλινδρο μήκους 11,5 mm και αντίστοιχο τμήμα καλωδίου μήκους 20,5 mm,

233 - εξάρτηση από τη συχνότητα της κεραίας SWR του δεύτερου δείγματος του δεύτερου δείγματος με αντίστοιχο κύλινδρο μήκους 11,5 mm και αντίστοιχο τμήμα καλωδίου μήκους 20,5 mm,

241 - εξάρτηση από τη συχνότητα του πραγματικού μέρους της αντίστασης εισόδου του δεύτερου δείγματος με αντίστοιχο κύλινδρο μήκους 7 mm και αντίστοιχο τμήμα καλωδίου μήκους 24 mm,

242 - εξάρτηση από τη συχνότητα του φανταστικού τμήματος της αντίστασης εισόδου του δεύτερου δείγματος με αντίστοιχο κύλινδρο μήκους 7 mm και αντίστοιχο τμήμα καλωδίου μήκους 24 mm,

243 - εξάρτηση από τη συχνότητα της κεραίας SWR του δεύτερου δείγματος με αντίστοιχο κύλινδρο μήκους 7 mm και αντίστοιχο τμήμα καλωδίου μήκους 24 mm,

251 - εξάρτηση από τη συχνότητα του πραγματικού μέρους της αντίστασης εισόδου του δεύτερου δείγματος με αντίστοιχο κύλινδρο μήκους 5 mm και αντίστοιχο τμήμα καλωδίου μήκους 30 mm,

252 - εξάρτηση από τη συχνότητα του φανταστικού τμήματος της αντίστασης εισόδου του δεύτερου δείγματος με αντίστοιχο κύλινδρο μήκους 5 mm και αντίστοιχο τμήμα καλωδίου μήκους 30 mm,

253 - εξάρτηση από τη συχνότητα της κεραίας SWR του δεύτερου δείγματος με αντίστοιχο κύλινδρο μήκους 5 mm και αντίστοιχο τμήμα καλωδίου μήκους 30 mm,

Στο σχ. Το σχήμα 5 δείχνει παραδείγματα κατανομής της έντασης ηλεκτρικού πεδίου κατά μήκος της γραμμής μεταφοράς 26, η οποία είναι μια διαμήκης σχισμή στον κύλινδρο, και κατά μήκος της γραμμής δύο συρμάτων που χρησιμοποιείται για να διεγείρει την εν λόγω γραμμή μεταφοράς: α) η συχνότητα της γεννήτριας είναι μικρότερη από την κρίσιμη συχνότητα του κύριου κύματος της γραμμής σχισμής στον κυκλικό κύλινδρο, β) η συχνότητα της γεννήτριας περίπου ίση με την κρίσιμη συχνότητα του κύριου κύματος της γραμμής σχισμής σε έναν κυκλικό κύλινδρο, γ) η συχνότητα της Η γεννήτρια είναι μεγαλύτερη από την κρίσιμη συχνότητα του κύριου κύματος της γραμμής σχισμής σε έναν κυκλικό κύλινδρο.

Στο σχ. 5 εισάγονται οι ακόλουθες σημειώσεις:

27 - πηγή συγκεντρωμένης τάσης,

28 - γραμμή μετάδοσης δύο συρμάτων,

29 - διανύσματα έντασης ηλεκτρικού πεδίου.

Στο σχ. Το Σχήμα 6 δείχνει τη δομή του ηλεκτρικού πεδίου σε μια ορισμένη χρονική στιγμή στις εσωτερικές και εξωτερικές περιοχές της σχισμής κυλινδρικής κεραίας σε μια τομή κάθετη προς τον άξονα της κεραίας. Στο σχ. 6 εισάγονται οι ακόλουθες σημειώσεις: 30 - γραμμές ηλεκτρικού πεδίου.

Στο σχ. Το σχήμα 7 δείχνει ένα παράδειγμα χρήσης μιας σχισμής κυλινδρικής κεραίας της παρούσας εφεύρεσης ως στοιχείου μιας διάταξης κεραίας.

Εκτέλεση της εφεύρεσης

Αναφερόμενοι στο ΣΧ. 1b, το οποίο δείχνει μια κεραία σχισμής 1 σύμφωνα με την παρούσα εφεύρεση. Η κεραία είναι κατασκευασμένη με τη μορφή κυλινδρικού σώματος 2 με σχισμή 3 με πρώτη άκρη 4 και δεύτερη άκρη 5, τροφοδότη 6, πρώτο αγώγιμο σφιγκτήρα 7, δεύτερο αγώγιμο σφιγκτήρα 8, ταιριαστό κύλινδρο 9, ταιριαστό τμήμα του καλωδίου 10 και των συνδετήρων.

Το κυλινδρικό σώμα 2 είναι κατασκευασμένο από ένα αγώγιμο υλικό όπως, για παράδειγμα, ορείχαλκο, κράμα αλουμινίου, χάλυβα ή άλλο μέταλλο, ή κράμα μετάλλου με καλή αγωγιμότητα. Ένα κυλινδρικό σώμα με 2 σε διατομή έχει σχήμα κύκλου. Η διατομή του σώματος μπορεί να έχει τη μορφή τετραγώνου, ορθογωνίου, έλλειψης ή άλλου καμπυλωμένου προφίλ.

Η σχισμή 3 κατασκευάζεται στο κυλινδρικό σώμα 2 σε όλο το βάθος του τοιχώματος του σώματος με φρεζάρισμα, κοπή με λέιζερ ή άλλη μηχανική λειτουργία για να σχηματιστεί η πρώτη ακμή 4 και η δεύτερη ακμή 5, παράλληλα με τον διαμήκη άξονα του κυλινδρικού σώματος.

Ένα σειριακό ομοαξονικό καλώδιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως τροφοδότης 6. Για λόγους σαφήνειας, ο αντίστοιχος κύλινδρος 9 εμφανίζεται ως τμήμα ενός κυκλικού κυλίνδρου.

Για λόγους σαφήνειας, το αντίστοιχο τμήμα του καλωδίου 10 φαίνεται ως ένα σύντομο τμήμα της ομοαξονικής γραμμής. Το αντίστοιχο τμήμα του καλωδίου 10 βρίσκεται εν μέρει μέσα στον αντίστοιχο κύλινδρο 9 και εν μέρει έξω από το 9.

Ο ταιριαστός κύλινδρος 9, οι σφιγκτήρες 7 και 8 είναι κατασκευασμένοι από εξαιρετικά αγώγιμο υλικό, για παράδειγμα ορείχαλκο ή κράμα αλουμινίου. Για να εξασφαλιστεί η συγκόλληση, επικαλύπτονται, για παράδειγμα, με κράμα κασσιτέρου-βισμούθιου.

Το άκρο του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου 10, απέναντι από την υποδοχή, είναι ανοιχτό και δεν συνδέεται με τίποτα. Ο κεντρικός αγωγός 11 του αντίστοιχου τμήματος του καλωδίου 10 εξέρχεται από τον αντίστοιχο κύλινδρο 9 και εκτείνεται μέχρι το μέσο της σχισμής 3.

Οι παραπάνω συσκευές και εξαρτήματα βρίσκονται αμοιβαία μεταξύ τους και συνδέονται μεταξύ τους ως εξής.

Ο πρώτος σφιγκτήρας 7 είναι στερεωμένος για να σχηματίσει μια γαλβανική επαφή στο πρώτο άκρο 4 της σχισμής, ο δεύτερος σφιγκτήρας 8 είναι στερεωμένος για να σχηματίσει μια γαλβανική επαφή στο δεύτερο άκρο 5 της σχισμής, ο τροφοδότης 6 στην επιφάνεια του κυλίνδρου 2 στερεώνεται κατά μήκος μιας ευθείας γραμμής διαμετρικά αντίθετη από τον διαμήκη άξονα της σχισμής, με μια κάμψη 13 στο γειτονικό σημείο διέγερσης της σχισμής, στη συνέχεια τοποθετείται μέσω του πρώτου σφιγκτήρα 7 με το σχηματισμό γαλβανικής επαφής από τον εξωτερικό αγωγό 14 του τροφοδότης με τον πρώτο σφιγκτήρα 7, το αντίστοιχο τμήμα του καλωδίου 10 τοποθετείται μέσα στον αντίστοιχο κύλινδρο, ο οποίος καλύπτεται από τον δεύτερο σφιγκτήρα, ο κεντρικός αγωγός 12 του τροφοδότη συνδέεται γαλβανικά με τον κεντρικό αγωγό 11 του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου.

Το δεύτερο άκρο του τροφοδότη 6 είναι εγκατεστημένο σε έναν σύνδεσμο ραδιοσυχνοτήτων. Σε αυτή την περίπτωση, ως αντίστοιχο τμήμα του καλωδίου 10, χρησιμοποιείται είτε ένα τμήμα ενός τυπικού ομοαξονικού καλωδίου είτε ένα τμήμα μιας ειδικής γραμμής μεταφοράς, που αποτελείται από έναν εξωτερικό αγωγό σε μορφή σωλήνα, έναν κεντρικό αγωγό με τη μορφή μια ράβδο ή σωλήνα και έναν κοίλο διηλεκτρικό κύλινδρο που βρίσκεται ανάμεσά τους.

Για τη στερέωση του τροφοδότη 6 στο κυλινδρικό σώμα 2, μπορούν να χρησιμοποιηθούν τυποποιημένοι σφιγκτήρες, βίδες και παξιμάδια.

Αρχή λειτουργίας κεραίας

Η κεραία λειτουργεί ως εξής. Οι ηλεκτρομαγνητικές ταλαντώσεις στην κεραία διεγείρονται ως αποτέλεσμα της εφαρμογής διαφοράς δυναμικού σε δύο σημεία 19 και 20, το ένα απέναντι από το άλλο στις πρώτες 4 και στις δεύτερες 5 άκρες της σχισμής 3. Για να διεγείρει αποτελεσματικά την κεραία, η διάμετρος του Ο σωλήνας 2 πρέπει να επιλεγεί έτσι ώστε η συχνότητα της γεννήτριας να είναι υψηλότερη από τη γραμμή σχισμής του κύριου κύματος κρίσιμης συχνότητας H 00 σε έναν κυλινδρικό κυματοδηγό. Για να επεξηγηθεί αυτό το σημείο, τρεις καταστάσεις που παρουσιάζονται στο Σχ. 1 εξετάστηκαν (χρησιμοποιώντας μια αυστηρή λύση στο πρόβλημα της συνοριακής τιμής της ηλεκτροδυναμικής) χρησιμοποιώντας ένα πρόβλημα μοντέλου. 5.

Στο σχ. Το σχήμα 5 δείχνει μια γραμμή σχισμής σε έναν κυκλικό κυματοδηγό, συνδεδεμένο σε σειρά με μια γραμμή δύο καλωδίων, στο άκρο της οποίας συνδέεται μια γεννήτρια τάσης. Στο σχ. Το σχήμα 5 δείχνει παραδείγματα κατανομής της έντασης ηλεκτρικού πεδίου κατά μήκος της γραμμής μεταφοράς για τις ακόλουθες περιπτώσεις: α) η συχνότητα της γεννήτριας είναι μικρότερη από την κρίσιμη συχνότητα του κύριου κύματος της γραμμής σχισμής σε έναν κυκλικό κύλινδρο, β) η συχνότητα της γεννήτριας είναι περίπου ίση με την κρίσιμη συχνότητα του κύριου κύματος της γραμμής σχισμής σε έναν κυκλικό κύλινδρο, γ) η συχνότητα της γεννήτριας είναι μεγαλύτερη κρίσιμη συχνότητα του θεμελιώδους κύματος της γραμμής σχισμής σε έναν κυκλικό κύλινδρο. Στο σχ. 5, η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου είναι ανάλογη με το μήκος του διανύσματος. Όπως φαίνεται από το Σχ. 5, στην περίπτωση α) το ηλεκτρομαγνητικό κύμα ανακλάται πρακτικά από την είσοδο στη γραμμή μεταφοράς. Το κύμα διεισδύει στη γραμμή της σχισμής σε βάθος που είναι αμελητέα μικρό στα μήκη της θέλησης. Στην περίπτωση β) δημιουργείται μια εκθετικά φθίνουσα κατανομή πεδίου στην κυλινδρική γραμμή μετάδοσης με σχισμή. Στην περίπτωση γ) δημιουργείται στάσιμο κύμα σε κυλινδρική γραμμή μετάδοσης με σχισμή. Σε αυτή την περίπτωση, το μήκος του στάσιμου κύματος στη γραμμή μετάδοσης της σχισμής είναι μεγαλύτερο από το μήκος του στάσιμου κύματος στη γραμμή μετάδοσης δύο συρμάτων.

Είναι προτιμότερο να επιλέξετε μια διάμετρο σωλήνα ίση με 0,14 μήκος κύματος σε ελεύθερο χώρο. Συνιστάται να επιλέξετε το μήκος της σχισμής κοντά στο μισό μήκος κύματος του κύριου κύματος H 00 της γραμμής σχισμής σε έναν κυλινδρικό κυματοδηγό

Το πλάτος της σχισμής 3 δεν υπερβαίνει το ένα τριάντα του μήκους κύματος. Επομένως, η ανομοιομορφία στην κατανομή του ρεύματος στον κεντρικό αγωγό του καλωδίου εντός της σχισμής 3 μπορεί πρακτικά να παραμεληθεί. Κατά συνέπεια, το ομοαξονικό καλώδιο μονής άκρης εισάγεται στην περιοχή διέγερσης της κεραίας με τέτοιο τρόπο ώστε να μην παραβιάζει ούτε τη φυσική ούτε την ηλεκτρική συμμετρία της κεραίας. Τα ρεύματα μετατόπισης που προκύπτουν μεταξύ του εξωτερικού αγωγού του τροφοδότη 6 και του περιβλήματος 2 στην περιοχή από την καμπή του τροφοδότη έως την σχισμή είναι μικρά λόγω του γεγονότος ότι ο εξωτερικός αγωγός του τροφοδότη 6 και το περίβλημα 2 έχουν γαλβανική επαφή με μεταξύ τους μέσω του πρώτου αγώγιμου σφιγκτήρα 7. Η γαλβανική επαφή του εξωτερικού αγωγού του τροφοδότη 6 και του περιβλήματος 2 προκαλεί την ένταση του ηλεκτρικού πεδίου να είναι ίση με το μηδέν στο σημείο της σύνδεσής τους. Σε ένα τμήμα του τροφοδότη που βρίσκεται κατά μήκος μιας ευθείας γραμμής διαμετρικά απέναντι από τον άξονα της σχισμής, τα ρεύματα μετατόπισης μεταξύ του εξωτερικού αγωγού του τροφοδότη 6 και του περιβλήματος 2 δεν διεγείρονται, αφού σε αυτό το τμήμα της διαδρομής το δυναμικό είναι μηδέν. Επομένως, η πιθανή ακτινοβολία από το διάκενο που σχηματίζεται μεταξύ του εξωτερικού αγωγού του τροφοδότη 6 και του περιβλήματος 2 μπορεί να παραμεληθεί. Έτσι, η επίδραση της κεραίας του τροφοδότη και οι σχετικές απρόβλεπτες παραμορφώσεις του σχεδίου ακτινοβολίας της κεραίας, οι αλλαγές στην σύνθετη αντίσταση εισόδου της κεραίας και η διασταυρούμενη πολωμένη ακτινοβολία πεδίου εξαλείφονται. Χρησιμοποιώντας μια αυστηρή λύση των εξισώσεων του Maxwell υπό δεδομένες ιδανικές οριακές συνθήκες, οι γραμμές ηλεκτρικού πεδίου υπολογίστηκαν με τη μέθοδο του χρόνου σε διαφορετικούς χρόνους κατά τη διάρκεια μιας περιόδου ταλαντώσεων τάσης γεννήτριας. Οι γραμμές πεδίου σε κάποια χρονική στιγμή φαίνονται στο Σχ. 6. Για τη διευκόλυνση του προσδιορισμού των στοιχείων της κεραίας με αριθμούς, επιλέχθηκε η χρονική στιγμή κατά την οποία η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στην άμεση γειτνίαση της σχισμής είναι μικρή, επομένως δεν υπάρχουν γραμμές δύναμης σε αυτήν την περιοχή στο Σχ. 6. Μακριά από τη σχισμή, παρατηρούνται ήδη σχηματισμένες δίνες πεδίου, που αντιπροσωπεύονται από γραμμές δύναμης που δεν υποστηρίζονται από φορτία στα τοιχώματα του κυλίνδρου. Στην ενδιάμεση ζώνη, οι γραμμές δύναμης ξεκινούν από το κάτω μισό του κυλίνδρου στο παρουσιαζόμενο σχέδιο και τελειώνουν τη διαδρομή τους στο πάνω μέρος του κυλίνδρου. Στο σημείο απέναντι από το κέντρο της σχισμής, η γραμμή δύναμης δεν παίρνει και τελειώνει την πορεία της, αφού το δυναμικό σε αυτό το σημείο είναι μηδέν. Αυτό το σημείο είναι το οριακό σημείο μεταξύ του κάτω και του άνω μισού του κυλίνδρου. Σύμφωνα με τον παραπάνω κανόνα, η γραμμή δύναμης πρέπει να αρχίζει και να τελειώνει την πορεία της εδώ. Ωστόσο, αυτό αποδεικνύεται αδύνατο, γιατί τα διανύσματα έντασης ηλεκτρικού πεδίου που εφάπτονται στο κάτω και στο πάνω μέρος της γραμμής πεδίου είναι αντίθετα μεταξύ τους σε αυτό το σημείο και, επομένως, αλληλοακυρώνονται. Για το λόγο αυτό, η γειτνίαση της γραμμής απέναντι από τον άξονα της σχισμής αποδεικνύεται ότι είναι βολική για την τοποθέτηση ενός τροφοδότη κατά μήκος του, προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η επίδραση της κεραίας του τροφοδότη.

Ο παραπάνω σχεδιασμός κεραίας παρέχει εύκολη ρύθμιση της ευθυγράμμισης της κεραίας με τον τροφοδότη. Ας το εξετάσουμε αυτό με περισσότερες λεπτομέρειες αναφερόμενοι στο ισοδύναμο κύκλωμα κεραίας στο ΣΧ. 3. Στο ΣΧ. 3, ο αριθμός 15 υποδηλώνει τον πρώτο πυκνωτή με χωρητικότητα C 1, που σχηματίζεται από την εσωτερική επιφάνεια του αντίστοιχου κυλίνδρου 9 και την εξωτερική επιφάνεια του εξωτερικού αγωγού του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου 10. Στην περίπτωση αυτή, το περίβλημα του καλωδίου παίζει το ρόλο του ένα διηλεκτρικό. Ο αριθμός 16 υποδηλώνει τον δεύτερο πυκνωτή με χωρητικότητα C 2, που σχηματίζεται από την εσωτερική επιφάνεια του εξωτερικού αγωγού και την επιφάνεια του κεντρικού αγωγού του αντίστοιχου τμήματος του καλωδίου 10. Ο αριθμός 17 υποδηλώνει την αυτεπαγωγή L, που προκαλείται από τη ροή των ρευμάτων κατά μήκος της εσωτερικής και εξωτερικής επιφάνειας του σωλήνα από την πρώτη άκρη 4 έως τη δεύτερη άκρη 5 της σχισμής. Ο αριθμός 18 δείχνει την αντίσταση R, λόγω των απωλειών ακτινοβολίας της κεραίας. Ο ακροδέκτης 19 αντιστοιχεί στο σημείο γαλβανικής επαφής του εξωτερικού αγωγού του τροφοδότη μέσω του πρώτου αγώγιμου σφιγκτήρα με την άκρη 4. Ο ακροδέκτης 20 αντιστοιχεί στο σημείο στην είσοδο του κεντρικού αγωγού του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου. Ο αριθμός 21 υποδεικνύει το σημείο γαλβανικής επαφής του αντίστοιχου κυλίνδρου μέσω του αγώγιμου σφιγκτήρα 8 με την άκρη 5 της σχισμής 3.

Δύο συνδεδεμένοι σε σειρά πυκνωτές 15 και 16 έχουν ισοδύναμη χωρητικότητα C 3:

Η αντίσταση εισόδου στους ακροδέκτες 19, 20 Zin, λόγω της σειριακής σύνδεσης μιας ισοδύναμης χωρητικότητας C 3 και μιας αλυσίδας παράλληλης συνδεδεμένης αντίστασης R και επαγωγής L, σε συχνότητα είναι ίση με:

Στη συχνότητα συντονισμού, το φανταστικό μέρος της αντίστασης εισόδου είναι μηδέν, δηλ.

Αντικαθιστώντας τον παράγοντα στον παρονομαστή σε αγκύλες στο (2) με την τιμή του από το (3), λαμβάνουμε την τιμή εισόδου στη συχνότητα συντονισμού:

Η ιδανική αντιστοίχιση με τον τροφοδότη επιτυγχάνεται όταν η σύνθετη αντίσταση εισόδου της κεραίας είναι ίση με τη χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση του τροφοδότη. Για δεδομένο L και R, η προσαρμογή βάσει συμφωνίας επιτυγχάνεται επιλέγοντας την τιμή της ισοδύναμης χωρητικότητας C 3 .

Στην περιοριστική περίπτωση, όταν δεν υπάρχει αντίστοιχος κύλινδρος (C 1 ), η ισοδύναμη χωρητικότητα C 3 είναι ίση με την χωρητικότητα C 2 - τη χωρητικότητα του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου. Συνήθως, για να ταιριάζει η κεραία με τον τροφοδότη, είναι απαραίτητο να έχετε μια μικρή τιμή C 2. Μερικές φορές, όταν εργάζεστε στο εύρος μήκους κύματος του μέτρου και του δεκατόμετρου, απαιτείται ένα αντίστοιχο τμήμα μήκους που δεν υπερβαίνει τα δέκα χιλιοστά. Μικρές απόλυτες αλλαγές στο μήκος ενός τμήματος καλωδίου οδηγούν σε σχετικά μεγάλες σχετικές αλλαγές στην τιμή C2. Επομένως, όταν ρυθμίζετε με ακρίβεια την κεραία στη συχνότητα λειτουργίας, είναι απαραίτητο να αλλάξετε το μήκος του αντίστοιχου τμήματος κατά κλάσματα του χιλιοστού. Η ανάγκη επιλογής του μήκους του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου με ακρίβεια κλασμάτων ενός χιλιοστού περιπλέκει τη διαδικασία συντονισμού της κεραίας.

Η κατάσταση είναι εντελώς διαφορετική όταν έχουμε να κάνουμε με δύο πυκνωτές συνδεδεμένους σε σειρά: χωρητικότητα C1 και χωρητικότητα C2. Είναι γνωστό ότι συνδέοντας δύο πυκνωτές σε σειρά, παίρνουμε έναν ισοδύναμο πυκνωτή με χωρητικότητα μικρότερη από την χωρητικότητα κάθε πυκνωτή ξεχωριστά. Τώρα, με μια σταθερή τιμή C 1, αλλάζοντας την χωρητικότητα C 2 εντός μεγάλων ορίων, λαμβάνουμε αλλαγές στην τιμή της ισοδύναμης χωρητικότητας εντός μικρών ορίων.

Το αρχικό μήκος του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου θα πρέπει προφανώς να είναι μεγαλύτερο σε σύγκριση με την περίπτωση που δεν υπάρχει αυτός ο άλλος πυκνωτής. Κατά συνέπεια, η αλλαγή στο μήκος του αντίστοιχου τμήματος του καλωδίου είναι τώρα μεγαλύτερη σε σχετικές μονάδες και η ρύθμιση είναι πιο ακριβής.

Εκείνοι. Ο συντονισμός της κεραίας στη συχνότητα λειτουργίας αλλάζοντας το μήκος του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου, για παράδειγμα, κόβοντάς το, δεν προκαλεί δυσκολίες, επειδή Οι αλλαγές στο μήκος πραγματοποιούνται σε ποσότητες που μετρώνται σε χιλιοστά.

Η κεραία έχει το εξής πλεονέκτημα, δηλαδή ότι με την εισαγωγή ενός αντίστοιχου κυλίνδρου στην κεραία, η ηλεκτρική αντοχή της κεραίας αυξάνεται. Η υψηλότερη ένταση ηλεκτρικού πεδίου όταν η κεραία είναι διεγερμένη εμφανίζεται στο αντίστοιχο τμήμα του καλωδίου. Σε μια κεραία με αντίστοιχο κύλινδρο, η διαφορά δυναμικού μεταξύ του κεντρικού αγωγού και της άκρης του σωλήνα κατανέμεται τώρα μεταξύ δύο πυκνωτών, ο πρώτος από τους οποίους σχηματίζεται από τον κεντρικό αγωγό και ο εξωτερικός αγωγός του καλωδίου, ο δεύτερος πυκνωτής είναι που σχηματίζεται από τον εξωτερικό αγωγό του καλωδίου και τον αντίστοιχο κύλινδρο. Το άθροισμα των πτώσεων τάσης σε αυτούς τους δύο πυκνωτές είναι ίσο με τη διαφορά δυναμικού μεταξύ του κεντρικού αγωγού και της άκρης. Εκείνοι. η τάση σε κάθε πυκνωτή είναι μικρότερη από τη συνολική τάση, γεγονός που αυξάνει την ηλεκτρική ισχύ της κεραίας.

Κατασκευάστηκαν δύο δείγματα κυλινδρικής κεραίας με σχισμή. Το πρώτο δείγμα περιείχε έναν αγώγιμο κύλινδρο με μια διαμήκη σχισμή, έναν τροφοδότη και ένα αντίστοιχο τμήμα καλωδίου. Το πρώτο δείγμα δεν είχε αντίστοιχο κύλινδρο, έναν πρώτο αγώγιμο σφιγκτήρα και έναν δεύτερο αγώγιμο σφιγκτήρα. Ο εξωτερικός αγωγός του αντίστοιχου τροφοδότη είχε γαλβανική επαφή απευθείας με το άκρο 4. Το δεύτερο δείγμα διαφέρει από το πρώτο στο ότι περιέχει επιπλέον έναν ταιριαστό κύλινδρο, έναν πρώτο αγώγιμο σφιγκτήρα και έναν δεύτερο αγώγιμο σφιγκτήρα. Το δεύτερο δείγμα χρησιμοποιεί ένα αντίστοιχο τμήμα καλωδίου που είναι μεγαλύτερο από το πρώτο δείγμα. Στο δεύτερο δείγμα, το αντίστοιχο τμήμα καλωδίου τοποθετείται μέσα στον αντίστοιχο κύλινδρο και συνεχίζει έξω από αυτόν. Παρακάτω θα γίνει περιγραφή του δεύτερου δείγματος που αντιστοιχεί στην παρούσα εφεύρεση. Κατά την περιγραφή του δείγματος της κεραίας, θα αναφερθούμε στη σημειογραφία του Σχ. 1 και εικ. 2.

Το δείγμα κεραίας αποτελείται από ένα κυλινδρικό σώμα 2 με μια σχισμή 3 με μια πρώτη ακμή 4 και μια δεύτερη άκρη 5, έναν τροφοδότη 6, ένα αντίστοιχο τμήμα καλωδίου 10, έναν ταιριαστό κύλινδρο 9, έναν πρώτο σφιγκτήρα 7 και έναν δεύτερο σφιγκτήρα 8, και συνδετήρες.

Το περίβλημα 2, μήκους 720 mm και διαμέτρου 130 mm, είναι κατασκευασμένο από επικασσιτερωμένη λαμαρίνα πάχους 0,3 mm. Η διατομή του σώματος έχει σχήμα κύκλου. Μια σχισμή 3 με μήκος 640 mm και πλάτος 30 mm κόβεται στο σώμα για να σχηματίσει το πρώτο άκρο 4 και το δεύτερο άκρο 5, παράλληλα με τον διαμήκη άξονα του κυλινδρικού σώματος.

Ως τροφοδότης 6 χρησιμοποιήθηκε σειριακό ομοαξονικό καλώδιο RK-50-2-11.

Το αντίστοιχο τμήμα του τροφοδότη 10 κατασκευάζεται με τη μορφή ενός μικρού τμήματος ομοαξονικού καλωδίου RK-50-2-11. Το τμήμα 10 του ομοαξονικού καλωδίου βρίσκεται μέσα στον αντίστοιχο κύλινδρο 9.

Ο ταιριαστός κύλινδρος 9 είναι κατασκευασμένος από ορειχάλκινο σωλήνα εσωτερικής διαμέτρου 4 mm. Σε αυτή την περίπτωση, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις σε τρία μήκη σωλήνων: 11,5 mm. 7 mm; 5 χλστ.

Το άκρο του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου 10, απέναντι από την υποδοχή, είναι ανοιχτό και δεν συνδέεται με τίποτα. Ο κεντρικός αγωγός 11 του αντίστοιχου τμήματος 10 της ομοαξονικής γραμμής εξέρχεται από τον αντίστοιχο κύλινδρο 9 και εκτείνεται μέχρι το μέσο της σχισμής 3.

Ο τροφοδότης 6 είναι στερεωμένος στην επιφάνεια του κυλίνδρου κατά μήκος μιας ευθείας γραμμής, διαμετρικά απέναντι από τον διαμήκη άξονα της σχισμής, λυγισμένος κοντά στο σημείο διέγερσης της κεραίας, τοποθετημένος μέσα στον πρώτο σφιγκτήρα 7 και στη συνέχεια τοποθετημένος πάνω από την σχισμή 3, τοποθετημένος μέσα στον αντίστοιχο κύλινδρο 9 και μετά συνεχίζει έξω από τον κύλινδρο 9. Η εξωτερική μόνωση του τροφοδότη κόβεται και αφαιρείται κατά μήκος της σχισμής. Ο εξωτερικός αγωγός (πλεξούδα) κόβεται κατά μήκος της περιφέρειας στην είσοδο του δεύτερου σφιγκτήρα 8, η πλεξούδα χτενίζεται προς την άκρη 4. Η χτενισμένη πλεξούδα κατανέμεται ομοιόμορφα γύρω από τον κύκλο και συγκολλάται στον σφιγκτήρα 7. Έτσι, ο εξωτερικός αγωγός του τροφοδότη 6 συνδέεται γαλβανικά μέσω του σφιγκτήρα 7 με την πρώτη ακμή 4 σχισμές, και ο κεντρικός αγωγός 12 του τροφοδότη 6 συνδέεται με τον κεντρικό αγωγό 11 του αντίστοιχου τμήματος του καλωδίου 10. Το δεύτερο άκρο του ομοαξονικού τροφοδότη 6 είναι ενσωματωμένο σε υποδοχή ραδιοσυχνοτήτων.

Για τη στερέωση του τροφοδότη 6 στο περίβλημα 2, χρησιμοποιούνται τυποποιημένοι σφιγκτήρες, βίδες και παξιμάδια.

Οι τιμές των πραγματικών τμημάτων ReZ και φανταστικού ImZ της σύνθετης αντίστασης εισόδου της πρωτότυπης κεραίας και της κεραίας της παρούσας εφεύρεσης στο εύρος συχνοτήτων που μετράται στα δείγματα φαίνονται με τη μορφή γραφημάτων στο Σχήμα. 4α).

Οι εξαρτήσεις του SWR από τη συχνότητα που μετρήθηκε στο πρώτο και το δεύτερο δείγμα κεραίας φαίνονται με τη μορφή γραφημάτων στο Σχήμα. 4β). Το γράφημα 22 αντιστοιχεί στο πρώτο δείγμα κεραίας. Σε αυτήν την περίπτωση, το μήκος του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου είναι 10,5 mm. Τα γραφήματα 23, 24 και 25 αντιστοιχούν στο δεύτερο δείγμα κεραίας με αντίστοιχο μήκος κυλίνδρου 11,5 mm, 7 mm και 5 mm, αντίστοιχα. Σε αυτήν την περίπτωση, το μήκος του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου είναι 20,5 mm, 24 mm και 30 mm, αντίστοιχα.

Κατά τον συντονισμό του πρώτου δείγματος κεραίας στη συχνότητα συντονισμού, το μήκος του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου άλλαξε σε βήματα των 0,25 mm. Μια αλλαγή στο μήκος του αντίστοιχου τμήματος κατά 0,25 mm οδήγησε σε αλλαγή στη συχνότητα συντονισμού κατά 0,5 MHz. Κατά τον συντονισμό του δεύτερου δείγματος κεραίας στη συχνότητα συντονισμού, το μήκος του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου άλλαξε σε βήματα των 2 mm. Μια αλλαγή στο μήκος του αντίστοιχου τμήματος κατά 2 mm οδήγησε σε αλλαγή στη συχνότητα συντονισμού κατά 0,5 MHz. Όπως φαίνεται από την εξέταση των γραφημάτων στο Σχ. 4, μια κεραία συντονισμένη στην ίδια συχνότητα συντονισμού σε διαφορετικές αναλογίες του μήκους του αντίστοιχου κυλίνδρου και του μήκους του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου έχει σχεδόν την ίδια εξάρτηση του SWR από τη συχνότητα. Είναι πιο πλεονεκτικό να χρησιμοποιείτε έναν αντίστοιχο κύλινδρο μικρότερου μήκους.

Πράγματι, η προσαύξηση DC 2 ισοδύναμης χωρητικότητας C 3 μπορεί να βρεθεί από τη σχέση:

Από αυτή τη σχέση προκύπτει: όσο μικρότερη είναι η χωρητικότητα του αντίστοιχου κυλίνδρου C 1 (όσο μικρότερο είναι το μήκος του αντίστοιχου κυλίνδρου), τόσο λιγότερο η ισοδύναμη χωρητικότητα αλλάζει με τις ίδιες αυξήσεις της χωρητικότητας C 2 (αύξηση του μήκους του αντίστοιχου καλωδίου Ενότητα). Σε αυτήν την περίπτωση, είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν μεγαλύτερα ταιριαστά τμήματα καλωδίων.

Με μεγαλύτερα ταιριαστά τμήματα καλωδίου είναι πιο βολικό να συντονίζετε την κεραία, γιατί μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα παραδοσιακό εργαλείο κοπής καλωδίων.

Οι μετρήσεις των χαρακτηριστικών πόλωσης της κεραίας έδειξαν ότι η κεραία έχει γραμμική πόλωση. Οι μετρήσεις που έγιναν στην κεραία δείχνουν ότι η κεραία δεν έχει εφέ κεραίας τροφοδοσίας.

Εφαρμογή της εφεύρεσης

Η εφεύρεση μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ανεξάρτητη κεραία, ως στοιχεία πιο περίπλοκων κεραιών, ακτινοβολούμενα στοιχεία συστοιχιών κεραιών, τροφοδοσίες κεραιών καθρέφτη και φακών.

Η κεραία μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε ως ανεξάρτητη κεραία είτε ως στοιχείο μιας γραμμικής διάταξης κεραιών.

Η προτεινόμενη διπολική κεραία ευρείας ζώνης αποδεικνύεται χρήσιμη σε όλες τις περιπτώσεις όπου απαιτείται είτε μια ανεξάρτητη κεραία υποδοχής είτε ένα στοιχείο ακτινοβολίας (λήψης) μιας πιο περίπλοκης συσκευής κεραίας ή συστήματος κεραίας, από το οποίο χαμηλές απώλειες στον τροφοδότη, υψηλή απόδοση κεραίας, και απαιτείται χαμηλό επίπεδο ακτινοβολίας διασταυρούμενης πόλωσης.

ΑΠΑΙΤΗΣΗ

1. Μια σχισμή κυλινδρική κεραία που περιέχει ένα αγώγιμο κυλινδρικό σώμα στο οποίο δημιουργείται μια διαμήκης σχισμή με την πρώτη και τη δεύτερη ακμή και έναν τροφοδότη, που χαρακτηρίζεται από το ότι περιέχει έναν πρώτο σφιγκτήρα στερεωμένο στο πρώτο άκρο της σχισμής για να σχηματίσει μια γαλβανική επαφή, δεύτερος σφιγκτήρας που συνδέεται στο δεύτερο άκρο της σχισμής με το σχηματισμό γαλβανικής επαφής, του αντίστοιχου κυλίνδρου και του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου, ο αντίστοιχος κύλινδρος στερεώνεται στο δεύτερο άκρο της σχισμής και τοποθετείται μέσω του δεύτερου σφιγκτήρα, το αντίστοιχο τμήμα καλωδίου είναι εγκατεστημένος στο δεύτερο άκρο της σχισμής και τοποθετημένος μέσω του αντίστοιχου κυλίνδρου, ο τροφοδότης στερεώνεται στην επιφάνεια του κυλίνδρου κατά μήκος μιας ευθείας γραμμής διαμετρικά απέναντι από τον διαμήκη άξονα της σχισμής, με μια κάμψη προς τη σχισμή κοντά στο σημείο διέγερση της σχισμής και τοποθετείται μέσω του πρώτου σφιγκτήρα με το σχηματισμό γαλβανικής επαφής από τον εξωτερικό αγωγό του τροφοδότη με τον πρώτο σφιγκτήρα, ο κεντρικός αγωγός του τροφοδότη συνδέεται γαλβανικά με τον κεντρικό αγωγό του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου.

2. Κυλινδρική κεραία σχισμής σύμφωνα με την αξίωση 1, που χαρακτηρίζεται από το ότι ο ταιριαστός κύλινδρος είναι κατασκευασμένος με τη μορφή κυκλικού αγώγιμου κυλίνδρου.

UDC 621.396.677.71

DOI: 10.14529/ctcr150203

ΚΥΛΙΝΔΡΙΚΗ ΚΕΡΑΙΑ ΣΛΟΤ

Δ.Σ. Klygach, V.A. Dumchev, Ν.Ν. Repin, Ν.Ι. Βοΐτοβιτς

Κρατικό Πανεπιστήμιο Νοτίου Ουράλ, Τσελιάμπινσκ

Παρουσιάζεται μια κυλινδρική κεραία με σχισμή με πρωτότυπη συσκευή για ταίριασμα με τον τροφοδότη. Η κεραία είναι κατασκευασμένη με τη μορφή διαμήκους σχισμής σε μεταλλικό σωλήνα με διάμετρο πολύ μικρότερη από το μήκος κύματος. το μήκος της σχισμής είναι μικρότερο από το μήκος κύματος στον ελεύθερο χώρο. Οι παράμετροι της κεραίας βρέθηκαν χρησιμοποιώντας μια αριθμητική μέθοδο σε μια αυστηρή ηλεκτροδυναμική διατύπωση του προβλήματος. Ταυτόχρονα, στο ηλεκτροδυναμικό μοντέλο της κεραίας λαμβάνεται υπόψη ο σχεδιασμός της συσκευής αντιστοίχισης. Τα θεωρητικά αποτελέσματα στο εύρος συχνοτήτων λειτουργίας είναι σε καλή ποσοτική συμφωνία με τα πειραματικά αποτελέσματα που λαμβάνονται σε πρωτότυπα κεραιών. Η μέθοδος και η συσκευή που προτείνονται στο άρθρο καθιστούν δυνατό τον απλό και βολικό συντονισμό της κεραίας με τον τροφοδότη.

Λέξεις κλειδιά: slot κεραία, ταιριαστή ζώνη, SWR.

Εισαγωγή

Η σχισμή κυλινδρική κεραία προτάθηκε για πρώτη φορά το 1938 από τον Alan D. Blumlein για χρήση στην τηλεοπτική μετάδοση στην περιοχή υπερμικρών κυμάτων με οριζόντια πόλωση και κυκλικό σχέδιο ακτινοβολίας (RP) στο οριζόντιο επίπεδο. Οι αυλακωτές κεραίες δεν διαταράσσουν την αεροδυναμική των αντικειμένων στα οποία είναι εγκατεστημένες, κάτι που αργότερα καθόρισε την ευρεία χρήση τους σε υποβρύχια, αεροσκάφη, πυραύλους και άλλα κινούμενα αντικείμενα. Οι κουλοχέρηδες χρησιμοποιούνται ευρέως και ως επίγειες κεραίες.

Στην κεραία A. D. Blumlein κόβεται μια σχισμή σε όλο το μήκος ενός κατακόρυφου κυλινδρικού σωλήνα μισού κύματος. Για να ρυθμίσετε την κεραία σε συμφωνία με τον τροφοδότη, χρησιμοποιείται μια συσκευή ρύθμισης πλάτους υποδοχής, η οποία δεν είναι βολική για πρακτική χρήση.

Α. Είναι γνωστή η κυλινδρική κεραία με σχισμή Alford, η οποία περιέχει έναν μεταλλικό σωλήνα με συνεχή διαμήκη σχισμή, βραχυκύκλωμα στο ένα άκρο της σχισμής και συσκευή διέγερσης της κεραίας στο άλλο άκρο της σχισμής. Η διάμετρος του σωλήνα είναι 0,12Χ...0,15Χ, όπου Χ είναι το μήκος κύματος στον ελεύθερο χώρο. Σε αυτή την κεραία, το κενό γεφυρώνεται από την εξωτερική και την εσωτερική επιφάνεια του σωλήνα. Η κεραία, λόγω της σχετικά μικρής διαμέτρου του σωλήνα σε σχέση με το μήκος κύματος, αντιπροσωπεύει μια επαγωγική αντίδραση. Μια άλλη συνέπεια της εκτροπής διακένου είναι η αύξηση της ταχύτητας φάσης σε σχέση με το μήκος κύματος ελεύθερου χώρου. όσο μεγαλύτερη τόσο μικρότερη είναι η διάμετρος του σωλήνα. Επομένως, το μήκος της σχισμής επιλέγεται να είναι ίσο με πολλά μήκη κύματος στον ελεύθερο χώρο.

Μια κυλινδρική σχισμή κεραία είναι γνωστή για την εκπομπή οριζόντια πολωμένων κυμάτων υψηλής συχνότητας, που περιέχει έναν αγώγιμο κύλινδρο με μια διαμήκη σχισμή, βραχυκυκλωμένο και στα δύο άκρα του κυλίνδρου, διεγείρεται από ένα ομοαξονικό καλώδιο, ο εξωτερικός αγωγός του οποίου συνδέεται γαλβανικά με το πρώτο άκρο της σχισμής και ο κεντρικός αγωγός συνδέεται γαλβανικά με το δεύτερο άκρο της σχισμής .

Ένα κοινό μειονέκτημα αυτών των κεραιών είναι ότι δεν διαθέτουν αρκετά απλές συσκευές για να ταιριάζουν με τον τροφοδότη. Εξαιτίας αυτού, η διαδικασία συντονισμού της κεραίας σε συντονισμό με τον τροφοδότη σε μια δεδομένη συχνότητα λειτουργίας γίνεται πιο περίπλοκη.

Σκοπός της εργασίας είναι η ανάπτυξη μιας κυλινδρικής σχισμής κεραίας με μια απλή συσκευή για ταίριασμα με τον τροφοδότη. Το μήκος της κεραίας δεν πρέπει να υπερβαίνει το ένα μήκος κύματος στον ελεύθερο χώρο. Η συσκευή αντιστοίχισης θα πρέπει να είναι βολική κατά τον συντονισμό μιας κυλινδρικής σχισμής κεραίας ταιριάζοντας με τη ζώνη συχνοτήτων λειτουργίας.

Για την επίτευξη αυτού του στόχου, πραγματοποιήθηκαν αριθμητικά και πλήρους κλίμακας πειράματα.

1. Δήλωση του προβλήματος

Υπάρχει μια γνωστή επιλογή για τη διέγερση μιας κεραίας σχισμής χρησιμοποιώντας ένα ομοαξονικό καλώδιο, όπου ο εξωτερικός αγωγός του ομοαξονικού καλωδίου είναι γαλβανικά συνδεδεμένος με ένα φαρδύ άκρο της σχισμής και ο κεντρικός αγωγός συνδέεται γαλβανικά στο απέναντι φαρδύ άκρο της σχισμής. Στην περιοχή του διακένου, το περίβλημα και ο εξωτερικός αγωγός του ομοαξονικού καλωδίου αφαιρούνται και ο κεντρικός αγωγός στο διηλεκτρικό τοποθετείται πάνω από το διάκενο. Εάν η διάμετρος του σωλήνα είναι σχετικά μεγάλη, τότε η αντιστοίχιση με το καλώδιο με αυτή τη μέθοδο διέγερσης της σχισμής επιτυγχάνεται επιλέγοντας την απόσταση I από το σημείο διέγερσης έως τη στενή άκρη της σχισμής. Με σχετικά μικρή διάμετρο σωλήνα, αυτή η μέθοδος δεν επιτυγχάνει τον επιθυμητό στόχο.

Υπάρχει μια άλλη γνωστή επιλογή για τη διέγερση μιας κεραίας σχισμής χρησιμοποιώντας ως συσκευή ταιριάσματος ένα ανοιχτό τμήμα μιας ομοαξονικής γραμμής μετάδοσης στο άκρο, το οποίο αποδείχθηκε αποτελεσματικό όταν η υποδοχή κατασκευάζεται σε μια μεταλλική λωρίδα.

Απαιτείται να μελετηθεί η συμπεριφορά της αντιστοίχισης της κεραίας με τον τροφοδότη για τις αναφερόμενες μεθόδους διέγερσης μιας κεραίας κυλινδρικής σχισμής, υπό την προϋπόθεση ότι η διάμετρος του σωλήνα στον οποίο κατασκευάζεται η σχισμή είναι πολύ μικρότερη από το μήκος κύματος.

2. Μέθοδοι επίλυσης του προβλήματος

2.1. Θεωρητική μέθοδος

Για μια σχισμή κεραία σε έναν κύλινδρο πεπερασμένου μήκους, πραγματοποιήθηκε ένα αριθμητικό πείραμα σε μια αυστηρή διατύπωση χρησιμοποιώντας μια μέθοδο άμεσου χωροχρόνου για την επίλυση των εξισώσεων του Maxwell σε ολοκληρωμένη μορφή. Η μέθοδος του άμεσου χρόνου επιλύει το ηλεκτροδυναμικό πρόβλημα της οριακής τιμής που γενικεύεται στον τετραδιάστατο χώρο. Το πρόβλημα της οριακής τιμής που διατυπώνεται για ένα συνεχές συνεχές ανάγεται σε μοντέλα μεταβλητής και πλέγματος προβολής. Αυτό λαμβάνει υπόψη τον πραγματικό σχεδιασμό του διεγέρτη και της συσκευής αντιστοίχισης. Η ηλεκτροδυναμική δομή επηρεάζεται από έναν σύντομο παλμό βίντεο, ο οποίος διεγείρει σχεδόν όλους τους πιθανούς τύπους φυσικών ταλαντώσεων του υπό μελέτη αντικειμένου, γεγονός που καθιστά την παρατηρούμενη αντίδραση ξεδιπλωμένη στο χρόνο πολύ κατατοπιστική.

2.2. Πειραματική μέθοδος

Για τη διεξαγωγή πειραματικών μελετών, κατασκευάστηκαν τρεις μακέτες μιας κυλινδρικής κεραίας υποδοχής. Επιπλέον, και στα τρία μοντέλα το μήκος σχισμής ήταν το ίδιο, ίσο με 0,888 μήκη κύματος σε ελεύθερο χώρο.

Στο πρώτο πρωτότυπο, η κεραία διεγείρεται από ένα ομοαξονικό καλώδιο, η πλέξη του οποίου συνδέεται γαλβανικά στη μία άκρη της σχισμής και ο κεντρικός αγωγός της συνδέεται γαλβανικά με την άλλη άκρη της σχισμής.

Στο δεύτερο πρωτότυπο, η κεραία διεγείρεται από ένα ομοαξονικό καλώδιο, η πλεξούδα του οποίου συνδέεται γαλβανικά στη μία άκρη της σχισμής και ο κεντρικός αγωγός συνδέεται με τον κεντρικό αγωγό του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου που βρίσκεται στη δεύτερη άκρη του θυρίδα. Η πλεξούδα του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου συνδέεται γαλβανικά στη δεύτερη άκρη της υποδοχής.

Στην τρίτη διάταξη, η κεραία διεγείρεται από ένα ομοαξονικό καλώδιο, η πλεξούδα του οποίου συνδέεται γαλβανικά με τη μία άκρη της σχισμής και ο κεντρικός αγωγός συνδέεται με τον κεντρικό αγωγό του αντίστοιχου τμήματος του καλωδίου, το οποίο τοποθετείται μέσω ένας ταιριαστός κύλινδρος γαλβανικά συνδεδεμένος στο δεύτερο άκρο της σχισμής. Σε αυτή την περίπτωση, η πλεξούδα του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου δεν συνδέεται γαλβανικά με τίποτα.

Οι μετρήσεις των παραμέτρων μιας κεραίας κυλινδρικής σχισμής πραγματοποιήθηκαν σύμφωνα με το διάγραμμα που φαίνεται στο Σχ. 1, χρησιμοποιώντας το σύνθετο μετρητή μετάδοσης και ανάκλασης OZOR-YUZ σύμφωνα με τις οδηγίες λειτουργίας του. Βαθμονόμηση της συσκευής με μέτρα βαθμονόμησης - ταχύτητα ρελαντί "XX", βραχυκύκλωμα "Βραχυκύκλωμα", αντίστοιχο φορτίο "Φορτίο". πραγματοποιήθηκαν με τη σύνδεση προτύπων βαθμονόμησης στο καλώδιο μέτρησης μέσω της μετάβασης Ε2-113/4.

Ρύζι. 1. Σχέδιο μέτρησης των παραμέτρων μιας κυλινδρικής κεραίας σχισμής

Χρησιμοποιώντας ένα μετρητή σύνθετων συντελεστών μετάδοσης και ανάκλασης, -SWR, τα πραγματικά και φανταστικά μέρη της μιγαδικής αντίστασης μετρώνται στο τμήμα που αντιστοιχεί στη σύνδεση του καλωδίου μέτρησης με το καλώδιο της κεραίας, το οποίο ορίζεται παρακάτω ως τμήμα T2T2.

Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν σε θέση κεραίας χωρίς ανακλαστικά αντικείμενα σε απόσταση έως και 5 m. Η σχισμή κεραία τοποθετήθηκε κατακόρυφα με το κάτω μέρος του κυλίνδρου της να στηρίζεται σε μια ξύλινη βάση, η οποία ήταν προσαρτημένη στο τρίποδο μέτρησης. Το ύψος εγκατάστασης της σχισμής κεραίας (το κάτω μέρος του κυλίνδρου της) σε σχέση με την επιφάνεια του χώρου δοκιμής ήταν τουλάχιστον 1,7 m.

Από τη θεωρία μιας γραμμής μεταφοράς πεπερασμένου μήκους (Εικ. 2) είναι γνωστό ότι η συνολική ισοδύναμη αντίσταση

γραμμή μεταφοράς Zg

στην ενότητα T2T2,

εφαρμόζεται σε απόσταση / από το φορτίο με αντίσταση, καθορίζεται από τον ακόλουθο τύπο: 2н + iZвtg (р/)

Zв + йнЧ (р/) "

Ρύζι. 2. Γραμμή μεταφοράς πεπερασμένου μήκους

Εδώ 2b είναι η χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση της γραμμής μεταφοράς. P - συντελεστής φάσης. Zn - αντίσταση φορτίου. Zg - εσωτερική αντίσταση της γεννήτριας. / είναι η απόσταση από το φορτίο μέχρι το εν λόγω τμήμα στη γραμμή μεταφοράς.

Στα πειράματα, ο ρόλος ενός κομματιού καλωδίου μήκους / παίζεται από το καλώδιο της κεραίας, τον ρόλο ενός κομματιού καλωδίου μεταξύ των τμημάτων T2T2 και TT παίζει το καλώδιο μέτρησης.

Όταν μετράται σύμφωνα με το διάγραμμα στο Σχ. 2, ο σύνθετος μετρητής συντελεστή μετάδοσης δείχνει τις τιμές των πραγματικών και των φανταστικών τμημάτων της σύνθετης αντίστασης εισόδου της κεραίας, που μετασχηματίζονται στην είσοδο του καλωδίου κεραίας, δηλαδή 2(/) .

Για να βρούμε την αντίσταση απευθείας στην είσοδο της κεραίας (χωρίς την επίδραση του μετασχηματισμού αντίστασης από το καλώδιο μέτρησης), την εκφράζουμε από τον τύπο (1), υποθέτοντας ότι γνωρίζουμε 2 (/).

2 (/)-iZ σε^ (ρ/)

Zв - iZ (/) ^ (р/)■

Τα αποτελέσματα των μετρήσεων που δίνονται παρακάτω υπολογίζονται εκ νέου χρησιμοποιώντας αυτόν τον τύπο.

3. Αποτελέσματα που ελήφθησαν

3.1. Δυνατότητα διέγερσης κεραίας με γαλβανική επαφή του κεντρικού αγωγού του ομοαξονικού καλωδίου με την άκρη της υποδοχής

Για τη διεξαγωγή πειραμάτων πλήρους κλίμακας, κατασκευάστηκε το πρώτο πρωτότυπο μιας κυλινδρικής κεραίας σχισμής (Εικ. 3).

Το μοντέλο κεραίας 1 περιέχει ένα περίβλημα 2 με μια διαμήκη σχισμή 3 και ένα ομοαξονικό καλώδιο 6. Το περίβλημα 2 είναι κατασκευασμένο από ένα κομμάτι κυλινδρικού σωλήνα αλουμινίου μήκους 1DA, με εξωτερική διάμετρο 0D4A και πάχος τοιχώματος 0,0044 ^. Η διαμήκης σχισμή 3 με τις πρώτες 4 και τις δεύτερες 5 άκρες έχει μήκος 0,888^ και πλάτος 0,033^. Το μήκος του ομοαξονικού καλωδίου 6 RK-50-2-11 είναι 640 mm, που είναι το μισό του μήκους κύματος στο καλώδιο σε συχνότητα λειτουργίας 332 MHz.

Ο εξωτερικός αγωγός του ομοαξονικού καλωδίου είναι στερεωμένος στην πρώτη άκρη της σχισμής για να σχηματίσει γαλβανική επαφή με το σώμα της κεραίας. Στην περιοχή της σχισμής, το περίβλημα και ο εξωτερικός αγωγός του ομοαξονικού καλωδίου αφαιρούνται. ο κεντρικός αγωγός συνδέεται γαλβανικά με το δεύτερο άκρο της σχισμής.

Το καλώδιο στερεώνεται στην επιφάνεια του κυλίνδρου κατά μήκος μιας ευθείας γραμμής, διαμετρικά αντίθετη από τον διαμήκη άξονα της σχισμής, με κάμψη προς την σχισμή σε σημείο απέναντι από το σημείο διέγερσης της σχισμής. Οι εξαρτήσεις των πραγματικών και φανταστικών μερών της αντίστασης εισόδου της κεραίας που λαμβάνονται με τον επανυπολογισμό των πειραματικών αποτελεσμάτων χρησιμοποιώντας τον τύπο (2) φαίνονται στο Σχήμα. 4 και 5, αντίστοιχα.

Ρύζι. 3. Διάταξη κυλινδρικής σχισμής κεραίας

Πειραματικό * Θεωρητικό

Συχνότητα, MHz

Πειραματιστείτε στο Georetical Youkaya

Συχνότητα. MHz

Ρύζι. 4. Εξάρτηση του πραγματικού τμήματος της σύνθετης αντίστασης εισόδου της κεραίας από τη συχνότητα: α - στην περιοχή συχνοτήτων λειτουργίας. β - σε ευρύ φάσμα συχνοτήτων

Ρύζι. 5. Εξάρτηση του φανταστικού τμήματος της αντίστασης εισόδου από τη συχνότητα: α - στην περιοχή συχνοτήτων λειτουργίας. β - σε ευρύ φάσμα συχνοτήτων

Η εξάρτηση του SWR από τη συχνότητα σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων κεραίας φαίνεται στο Σχήμα. 6.

Πείραμα * * Θεωρητικό

300 400 500 600 700 800 900 1000

Συχνότητα, MHz

Ρύζι. 6. Εξάρτηση του SWR από τη συχνότητα σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων

Από την εξέταση των γραφημάτων που φαίνονται στο Σχ. 5, μπορεί να φανεί ότι το φανταστικό τμήμα της αντίστασης εισόδου της κεραίας σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων παίρνει θετικές τιμές, δηλαδή είναι επαγωγικό. Επομένως, για να αντισταθμιστεί η επαγωγική συνιστώσα της σύνθετης αντίστασης εισόδου της κεραίας, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί μια συσκευή αντιστοίχισης χωρητικού τύπου. Στο δεύτερο πρωτότυπο, θα χρησιμοποιήσουμε ως συσκευή αντιστοίχισης ένα τμήμα ανοικτού άκρου μιας ομοαξονικής γραμμής μετάδοσης με μήκος μικρότερο από το ένα τέταρτο του μήκους κύματος. Η αντίσταση εισόδου ενός τέτοιου τμήματος είναι χωρητική. Ως αποτέλεσμα, μια τέτοια συσκευή ταιριάσματος αντισταθμίζει το επαγωγικό τμήμα της σύνθετης αντίστασης εισόδου της κυλινδρικής κεραίας σχισμής.

3.2. Επιλογή διέγερσης κεραίας χρησιμοποιώντας αντίστοιχο τμήμα καλωδίου

Έτσι, στη δεύτερη έκδοση της διέγερσης κεραίας, ένα τμήμα μιας ομοαξονικής γραμμής μετάδοσης ανοιχτό στο άκρο, λιγότερο από το ένα τέταρτο του μήκους κύματος σε μήκος, χρησιμοποιείται ως συσκευή αντιστοίχισης (Εικ. 7).

Όπως είναι γνωστό, η σύνθετη αντίσταση εισόδου ενός τμήματος γραμμής μεταφοράς ανοιχτού στο άκρο με μήκος μικρότερο από το ένα τέταρτο του μήκους κύματος είναι χωρητική. Ως αποτέλεσμα της διαδοχικής συμπερίληψης μιας τέτοιας συσκευής ταιριάσματος στη συχνότητα λειτουργίας, το επαγωγικό τμήμα της σύνθετης αντίστασης εισόδου της κεραίας αντισταθμίζεται.

Στο δεύτερο πρωτότυπο μιας κεραίας κυλινδρικής σχισμής, ένα τμήμα της γραμμής ομοαξονικής μετάδοσης 7 χρησιμοποιείται ως συσκευή ταιριάσματος, ακριβώς όπως το χρησιμοποίησαν οι συγγραφείς σε μια σχισμή κεραίας περιστροφικής ευρείας ζώνης με κυκλικό σχέδιο ακτινοβολίας με οριζόντια πόλωση του πεδίου ακτινοβολίας. Ένα αντίστοιχο τμήμα με μήκος 0,028X, όπου X είναι το μήκος κύματος στη μεσαία συχνότητα του εύρους συχνοτήτων λειτουργίας, τοποθετείται στο δεύτερο άκρο της σχισμής για να σχηματίσει μια γαλβανική επαφή μεταξύ του εξωτερικού αγωγού του τμήματος καλωδίου και του σωλήνα . Ο κεντρικός αγωγός του καλωδίου της κεραίας συνδέεται γαλβανικά με τον κεντρικό αγωγό του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου. Το μήκος του καλωδίου της κεραίας είναι 640 mm.

Όπως και στην πρώτη διάταξη, το καλώδιο στερεώνεται στην επιφάνεια του κυλίνδρου κατά μήκος μιας ευθείας γραμμής, διαμετρικά αντίθετη από τον διαμήκη άξονα της σχισμής, με κάμψη προς τη σχισμή κοντά στο σημείο διέγερσης της σχισμής.

Το γράφημα της εξάρτησης του πραγματικού τμήματος της αντίστασης εισόδου από τη συχνότητα (Εικ. 8) δείχνει ότι στην περιοχή συχνοτήτων 330-450 MHz, η τιμή του πραγματικού τμήματος είναι ίση με (50 ± 10) Ohms. Το φανταστικό τμήμα της αντίστασης εισόδου σε αυτό το εύρος αυξάνεται από -50 σε +120 Ohm σε συχνότητα 332 MHz, η τιμή του φανταστικού τμήματος της αντίστασης εισόδου είναι μηδέν (Εικ. 9). Στο Σχ. Το Σχήμα 10 δείχνει την εξάρτηση του SWR από τη συχνότητα σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων κεραίας.

Ρύζι. 7. Κυλινδρική σχισμή κεραία

Πείραμα Θεωρητικό

" G " 1 " -1- i

Πείραμα Θεωρητικό

1 ■ ■ ■ -,- -

Συχνότητα. MHz

Συχνότητα, MHz

Ρύζι. 8. Εξάρτηση του πραγματικού τμήματος της σύνθετης αντίστασης εισόδου της κεραίας από τη συχνότητα: α - στην περιοχή συχνοτήτων λειτουργίας. β - σε ευρύ φάσμα συχνοτήτων

Okciicj «Gsors HIMCHT και chesk

Πείραμα Θεωρητικό

Συχνότητα, MHz

Συχνότητα, MHz

Ρύζι. 9. Εξάρτηση του φανταστικού τμήματος της αντίστασης εισόδου της κεραίας από τη συχνότητα: α - στην περιοχή συχνοτήτων λειτουργίας. β - σε ευρύ φάσμα συχνοτήτων

Πείραμα * Θεωρητικό

■ ■ 1 1 ■ « ■ ■

Συχνότητα. MHz

Ρύζι. 10. Εξάρτηση του SWR από τη συχνότητα στο εύρος συχνοτήτων λειτουργίας

Τα αποτελέσματα μιας αριθμητικής μελέτης της εξάρτησης της συχνότητας συντονισμού της κεραίας από το μήκος του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου φαίνονται στο Σχ. έντεκα.

Στη συχνότητα συντονισμού, το φανταστικό τμήμα της σύνθετης αντίστασης εισόδου της κεραίας είναι μηδέν, ενώ το SWR παίρνει μια ελάχιστη τιμή. Όπως προκύπτει από την εξέταση των γραφημάτων στο Σχ. 11, καθώς αυξάνεται το μήκος του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου, το ελάχιστο SWR μετατοπίζεται στην περιοχή χαμηλής συχνότητας. Όταν το μήκος του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου αλλάζει κατά 3 mm, η συχνότητα συντονισμού μετατοπίζεται κατά 3,5 MHz, δηλαδή, όταν το μήκος του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου αλλάζει κατά 1 mm, το σημείο μετατοπίζεται

Η συχνότητα συντονισμού είναι περίπου 1,2 MHz. Επομένως, όταν ρυθμίζετε με ακρίβεια την κεραία στη συχνότητα λειτουργίας, είναι απαραίτητο να αλλάξετε το μήκος του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου κατά κλάσματα του χιλιοστού. Η ανάγκη επιλογής του μήκους του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου με ακρίβεια κλασμάτων ενός χιλιοστού περιπλέκει τη διαδικασία συντονισμού της κεραίας.

Εκ "-Te spsriment αιρετικός

Συχνότητα, MHz

Ρύζι. 11. Εξάρτηση του SWR κεραίας από τη συχνότητα σε διαφορετικά μήκη του αντίστοιχου τμήματος:

a - 12 mm; b - 15 mm; c - 18 mm; g - 21 mm

3.3. Επιλογή διέγερσης κεραίας χρησιμοποιώντας αντίστοιχο τμήμα καλωδίου και αντίστοιχο κύλινδρο

Προκειμένου να πραγματοποιηθεί μια πιο βολική ρύθμιση της κεραίας κατόπιν συμφωνίας, μια πρόσθετη συσκευή εισήχθη στην κεραία με τη μορφή ενός κοντού σωληνωτού κυλίνδρου, που στο εξής καλείται ταιριαστός κύλινδρος (Εικ. 12, 13). Ένας ταιριαστός κύλινδρος με μήκος 0,011^ και διάμετρο 0,0044^ βρίσκεται στον σωλήνα κοντά στο δεύτερο άκρο για να σχηματίσει γαλβανική επαφή με τον σωλήνα. Το αντίστοιχο τμήμα καλωδίου τοποθετείται μέσα στον αντίστοιχο κύλινδρο. Ο κεντρικός αγωγός του καλωδίου της κεραίας συνδέεται γαλβανικά με τον κεντρικό αγωγό του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου. Στο Σχ. 12 αυτή η σύνδεση παρουσιάζεται συμβατικά με τη μορφή μηχανικής σύνδεσης με συστροφή των κεντρικών αγωγών. Σε μια πραγματική διάταξη, το αντίστοιχο τμήμα καλωδίου είναι μια φυσική συνέχεια του συναρπαστικού καλωδίου, στο οποίο έχει αφαιρεθεί το περίβλημα και ο εξωτερικός αγωγός στην περιοχή της υποδοχής. Για να εξασφαλιστεί μεγαλύτερη περιοχή γαλβανικής επαφής με τον σωλήνα, το καλώδιο συνδέεται στον σωλήνα χρησιμοποιώντας συνδέσμους με κυλινδρική οπή και κυλινδρική επιφάνεια δίπλα στον σωλήνα.

Η ιδέα της συμπερίληψης ενός αντίστοιχου κυλίνδρου στη συσκευή αντιστοίχισης είναι η εξής. Η εσωτερική επιφάνεια του αντίστοιχου κυλίνδρου και η εξωτερική επιφάνεια του εξωτερικού αγωγού του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου σχηματίζουν έναν κυλινδρικό πυκνωτή. (Μεταξύ των πλακών αυτού του πυκνωτή βρίσκεται το διηλεκτρικό κέλυφος του ομοαξονικού καλωδίου). Αυτός ο επιπλέον διαμορφωμένος πυκνωτής συνδέεται σε σειρά με τον πυκνωτή που σχηματίζεται από το αντίστοιχο τμήμα καλωδίου. Όπως είναι γνωστό, δύο πυκνωτές που συνδέονται σε σειρά έχουν χωρητικότητα μικρότερη από τη μικρότερη χωρητικότητα των συνδεδεμένων πυκνωτών.

χαντάκι Το μήκος του κυλίνδρου που ταιριάζει θα πρέπει να επιλέγεται έτσι ώστε ο πυκνωτής που προκύπτει να έχει χωρητικότητα κοντά στην απαιτούμενη χωρητικότητα για ταίριασμα. Στη συνέχεια, ο συντονισμός της κεραίας κατόπιν συμφωνίας μπορεί να γίνει αλλάζοντας την χωρητικότητα ενός μεγάλου μεγέθους. Δηλαδή, ως αντίστοιχο τμήμα καλωδίου, μπορείτε να επιλέξετε ένα σχετικά μεγάλο τμήμα καλωδίου και να το προσαρμόσετε κόβοντάς το. Αποδεικνύεται ότι τα κομμένα μέρη του καλωδίου θα έχουν σχετικά μεγάλο μήκος. Αυτή η περίσταση κάνει τον συντονισμό της κεραίας πιο βολικό.

Ρύζι. 12. Μοντέλο κεραίας κυλινδρικής σχισμής με αντίστοιχο κύλινδρο και αντίστοιχο τμήμα καλωδίου: 1 - σωλήνας; 2 - αντίστοιχο τμήμα καλωδίου. 3 - ταιριαστός κύλινδρος.

4 - υποδοχή? 5 - τροφοδότης

Ρύζι. 13. Το τμήμα Α-Α της συσκευής αντιστοίχισης στο Σχ. 12: 1 - ταιριαστός κύλινδρος. 2 - θήκη καλωδίου. 3 - εξωτερικός αγωγός ομοαξονικού καλωδίου. 4 - διηλεκτρικό? 5 - κεντρικός αγωγός του ομοαξονικού καλωδίου. 6 - τοίχος σωλήνα

Μήκος του αντίστοιχου τμήματος 32 mm - "- Πείραμα - Θεωρητικό μήκος του αντίστοιχου τμήματος 28 χιλ. - Πείραμα "- Θεωρητικό μήκος του αντίστοιχου τμήματος 26 χιλ. --- Πείραμα - Θεωρητικό

\ V Y\ V\ y\ V\ \\ u V V και \\ v

\\ V \\ \ \ \ \ \\ v k\ V 1 \ L \

\\ \ u \ v y- \ \v \v yU J?" X/ A V J /U // (/ / / // y

300 310 320 330 340 350 360

Συχνότητα, MHz

Ρύζι. 14. Εξάρτηση του SWR κεραίας από τη συχνότητα σε διαφορετικά μήκη του αντίστοιχου τμήματος

Στο Σχ. Το σχήμα 14 δείχνει τις υπολογισμένες εξαρτήσεις του SWR από τη συχνότητα για διάφορες τιμές του μήκους του αντίστοιχου τμήματος με σταθερό μήκος και διάμετρο του κυλίνδρου που ταιριάζει.

Το ηλεκτροδυναμικό μοντέλο της κεραίας λαμβάνει υπόψη όλα τα δομικά στοιχεία, συμπεριλαμβανομένων των συνδέσμων. Καθώς το μήκος του αντίστοιχου τμήματος αυξάνεται, το ελάχιστο SWR μετατοπίζεται στην περιοχή χαμηλής συχνότητας. Όταν το μήκος του αντίστοιχου τμήματος αλλάζει κατά 4 mm, η συχνότητα συντονισμού μετατοπίζεται κατά 2 MHz, δηλαδή, όταν το μήκος του αντίστοιχου τμήματος αλλάζει κατά 1 mm, η συχνότητα συντονισμού μετατοπίζεται κατά 0,5 MHz. Έτσι, με την εισαγωγή ενός αντίστοιχου κυλίνδρου στο σχέδιο της κεραίας, ο συντονισμός της κεραίας σε μια δεδομένη συχνότητα αποδεικνύεται πιο βολικός.

4. Συζήτηση αποτελεσμάτων

Έτσι, εξετάσαμε μια σχισμή κυλινδρική κεραία κατασκευασμένη σε μεταλλικό σωλήνα με διάμετρο πολύ μικρότερη από το μήκος κύματος. Ο σωλήνας έχει μήκος μεγαλύτερο από το μήκος κύματος και το μήκος της σχισμής έχει μήκος μικρότερο από ένα μήκος κύματος στον ελεύθερο χώρο, επομένως η σχισμή βραχυκυκλώνεται

και από τα δύο άκρα.

Η σύνθετη αντίσταση εισόδου μιας τέτοιας κεραίας, όταν διεγείρεται στο κέντρο από ένα ομοαξονικό καλώδιο με τέτοιο τρόπο ώστε ο εξωτερικός αγωγός της να έχει γαλβανική επαφή με το ένα άκρο της σχισμής και ο κεντρικός αγωγός να έχει γαλβανική επαφή με το άλλο άκρο της σχισμής, έχει μεγάλο επαγωγικό συστατικό. Ως αποτέλεσμα, η κεραία δεν ταιριάζει με τον τροφοδότη. Μετατοπίζοντας το σημείο διέγερσης κατά μήκος της ευρείας ακμής της υποδοχής, δεν είναι δυνατό να ταιριάξετε την κεραία με τον τροφοδότη.

Με τη διαδοχική σύνδεση ενός μικρού ταιριαστού τμήματος καλωδίου, είναι δυνατό να αντισταθμιστεί το αντιδραστικό (επαγωγικό) στοιχείο της σύνθετης αντίστασης εισόδου της κεραίας σε μία συχνότητα και έτσι να επιτευχθεί η ιδανική αντιστοίχιση σε μία συχνότητα λειτουργίας. Ωστόσο, αυτό αποκαλύπτει μεγαλύτερη κρισιμότητα στο μήκος του αντίστοιχου τμήματος καλωδίου.

Η εισαγωγή ενός αντίστοιχου κυλίνδρου στη σχεδίαση καθιστά πιο βολικό τον συντονισμό της κεραίας στη συχνότητα λειτουργίας. Αυτή η ευκολία έγκειται στο γεγονός ότι για να μετατοπιστεί η συχνότητα συντονισμού κατά ένα ορισμένο ποσό, είναι απαραίτητο να αλλάξετε το μήκος του ταιριαστού καλωδίου κατά μεγαλύτερη ποσότητα σε σύγκριση με την ποσότητα που απαιτείται ελλείψει του.

Η προτεινόμενη μέθοδος και συσκευή καθιστούν δυνατή την εύκολη αντιστοίχιση μιας κεραίας με έναν τροφοδότη στον οποίο η διάμετρος του σωλήνα είναι πολύ μικρότερη από το μήκος κύματος και το μήκος της θυρίδας είναι μικρότερο από το μήκος κύματος.

Όπως προκύπτει από την εξέταση των γραφημάτων στο Σχ. 8-10, 14 στο εύρος των συχνοτήτων λειτουργίας της κεραίας (330...334 MHz) υπάρχει καλή ποσοτική συμφωνία μεταξύ των υπολογισμένων και των πειραματικών αποτελεσμάτων. Οι υπολογισμένες και πειραματικές εξαρτήσεις από τη συχνότητα των πραγματικών και φανταστικών μερών της αντίστασης εισόδου και του SWR συμπίπτουν μεταξύ τους με γραφική ακρίβεια. Εκτός του εύρους λειτουργίας (στο f< 328 МГц и при f >332 MHz) υπάρχει αξιοσημείωτη διαφορά στα υπολογισμένα και πειραματικά αποτελέσματα. Αυτή η διαφορά μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι το καλώδιο της κεραίας στα πειράματα εκδηλώνεται ως αντηχείο διέλευσης που σχηματίζεται από ένα τμήμα της γραμμής μετάδοσης, ανάλογο με το μήκος κύματος, φορτωμένο στο ένα άκρο στην σύνθετη αντίσταση εισόδου της κεραίας και σε το άλλο άκρο - στην αντίσταση που σχηματίζεται από την ανομοιογένεια με τη μορφή μετάβασης από έναν τύπο καλωδίου σε έναν άλλο τύπο καλωδίου μέσω συνδέσμων ραδιοσυχνοτήτων. Η αναφερόμενη ετερογένεια σχηματίζεται ως αποτέλεσμα του γεγονότος ότι κάθε ένα από τα καλώδια έχει μια χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση που διαφέρει από 50 Ohm κατά ένα ορισμένο ποσό. Επιπλέον, οι υποδοχές RF δεν ταιριάζουν απόλυτα. Ένα επιπλέον σφάλμα εισάγεται στα αποτελέσματα της μέτρησης επειδή κατά τη βαθμονόμηση της συσκευής "0bzor-103", χρησιμοποιείται μια πρόσθετη μετάβαση από την υποδοχή RTS στην υποδοχή "Εξειδίκευση". Οι ιδιότητες συντονισμού ενός συντονιστή διέλευσης εμφανίζονται με τη μορφή μιας ταλαντευόμενης συνιστώσας σε γραφήματα της εξάρτησης των πραγματικών και φανταστικών τμημάτων της σύνθετης αντίστασης εισόδου της κεραίας από τη συχνότητα. Στην περιοχή της συχνότητας λειτουργίας, στην οποία μπορεί να επιτευχθεί η ιδανική αντιστοίχιση, η επίδραση του αντηχείου διέλευσης εξαλείφεται.

συμπέρασμα

Έτσι, έχουν πραγματοποιηθεί θεωρητικές και πειραματικές μελέτες σε τρεις επιλογές για μια κυλινδρική σχισμή κεραία με τρεις επιλογές για συσκευές διέγερσης:

Με μια γνωστή συσκευή διέγερσης (χωρίς τη χρήση συσκευών αντιστοίχισης).

Με μια συσκευή διέγερσης που χρησιμοποιεί συσκευές για την αντιστοίχιση της κεραίας με τον τροφοδότη με τη μορφή ενός μικρού κομματιού καλωδίου ανοιχτού στο άκρο.

Με μια συσκευή διέγερσης που χρησιμοποιεί μια αρχική συσκευή αντιστοίχισης, η οποία περιλαμβάνει ένα αντίστοιχο τμήμα ομοαξονικού καλωδίου και έναν αντίστοιχο κύλινδρο.

Επιπλέον, και στις τρεις επιλογές, η διάμετρος του σωλήνα είναι πολύ μικρότερη από το μήκος κύματος και το μήκος της κεραίας δεν υπερβαίνει το ένα μήκος κύματος στον ελεύθερο χώρο. Η αρχική συσκευή αντιστοίχισης παρέχει απλή και βολική αντιστοίχιση και ρύθμιση μιας κυλινδρικής κεραίας υποδοχής στη συχνότητα λειτουργίας. Τα θεωρητικά και πειραματικά αποτελέσματα στο εύρος συχνοτήτων λειτουργίας βρίσκονται σε καλή ποσοτική συμφωνία.

Η εργασία πραγματοποιήθηκε με την οικονομική υποστήριξη του Υπουργείου Παιδείας και Επιστημών της Ρωσικής Ομοσπονδίας στο πλαίσιο του σύνθετου έργου «Δημιουργία υψηλής τεχνολογίας παραγωγής κεραιών και μονάδων υλικού για ένα συγκρότημα ραδιοφάρων διπλής συχνότητας για ένα μέτρο -Σύστημα προσγείωσης ζώνης στη μορφή ILSIII της κατηγορίας ICAO για αεροδρόμια πολιτικής αεροπορίας, συμπεριλαμβανομένων των αεροδρομίων με υψηλά επίπεδα χιονοκάλυψης και δύσκολα εδάφη» βάσει της συμφωνίας αριθ. 02.G25.31.0046 μεταξύ του Υπουργείου Παιδείας και Επιστημών της Ρωσικής Ομοσπονδίας. και της Ανοιχτής Μετοχικής Εταιρείας "Ραδιοφωνικό εργοστάσιο Chelyabinsk "Polyot" σε συνεργασία με τον κύριο ανάδοχο Ε&Α - το Ομοσπονδιακό Δημοσιονομικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Ανώτατης Επαγγελματικής Εκπαίδευσης "South Ural State University" (εθνικό ερευνητικό πανεπιστήμιο).

Βιβλιογραφία/Αναφορές

1. Βρετανική ευρεσιτεχνία αρ. 515684. HF Electrical Conductors.

2. Voytovich N.I., Klygach D.S., Repin N.N. Κεραία περιστροφικής υποδοχής. 7th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP - 2013), 8-12 Απριλίου 2013, Γκέτεμποργκ, Σουηδία, 2013, σελ. 1208-1212.

3. Alford A. Long Slot Antennas. Proc. of the National Electronics Conference, Chicago, IL 3-5 Οκτωβρίου 1946, σ.143.

4. Kraus J.D. Antennas - 1988, TATA McGRAW-HILL Edition, Νέο Δελχί, 1997. 894 σελ.

5. Voytovich N.I., Klygach D.S., Repin N.N. Κεραία Turnstyle υποδοχή. 2013 7th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP), IEEE Xplore, pp. 1209-1212.

6. Weiland T. A Discretization Method for the Solution of Maxwell's Equations For Six-Component Fields, (AEU), 1977, σελ. 116-120.

7. Pimenov A.D. Τεχνική ηλεκτροδυναμική. Μ.: Ραδιόφωνο και επικοινωνία, 2005. 483 σελ.

Klygach Denis Sergeevich, Ph.D. τεχν. Sciences, South Ural State University, Chelyabinsk; [email προστατευμένο].

Dumchev Vladimir Anatolyevich, μηχανικός, South Ural State University, Chelyabinsk; [email προστατευμένο].

Repin Nikolay Nikolaevich, μηχανικός, South Ural State University, Chelyabinsk. [email προστατευμένο].

Βοΐτοβιτς Νικολάι Ιβάνοβιτς, Διδάκτωρ Μηχανικών. Sciences, South Ural State University, Chelyabinsk; [email προστατευμένο].

DOI: 10.14529/ctcr150203

ΜΙΑ ΚΕΡΑΙΑ ΚΥΛΙΝΔΡΟΥ με σχισμή

Δ.Σ. Klygach, South Ural State University, Chelyabinsk, Ρωσική Ομοσπονδία, [email προστατευμένο], V.A. Dumchev, South Ural State University, Chelyabinsk, Ρωσική Ομοσπονδία, Vladimir. [email προστατευμένο],

N.N. Repin, South Ural State University, Chelyabinsk, Ρωσική Ομοσπονδία, [email προστατευμένο],

Ν.Ι. Voytovich, South Ural State University, Chelyabinsk, Ρωσική Ομοσπονδία, [email προστατευμένο]

Στο χαρτί παρουσιάζεται μια κεραία κυλίνδρου με σχισμή με την αρχική συσκευή αντιστοίχισης. Μια κεραία κυλίνδρου με σχισμή κατασκευάζεται σε σχήμα διαμήκους σχισμής που βασίζεται σε μεταλλικό σωλήνα με διάμετρο πολύ μικρότερη από το μήκος κύματος. Το μήκος της υποδοχής είναι πολύ μικρότερο από το μήκος κύματος μέσα

ελεύθερος χώρος. Οι παράμετροι της κεραίας βρίσκονται με αριθμητική μέθοδο στην αυστηρή ηλεκτροδυναμική διατύπωση του προβλήματος. Για το σκοπό αυτό η κατασκευή της διάταξης αντιστοίχισης λαμβάνεται υπόψη στο ηλεκτροδυναμικό μοντέλο της κεραίας. Τα θεωρητικά αποτελέσματα που επιτεύχθηκε στο εύρος ζώνης κεραίας της εξεταζόμενης κεραίας δείχνουν καλή ποσοτική αντιστοίχιση με τα πειραματικά αποτελέσματα. Η μέθοδος και η αρχική συσκευή αντιστοίχισης που προτείνεται στο χαρτί χαρακτηρίζονται από την απλότητα της αντιστοίχισης της κεραίας με έναν τροφοδότη.

Λέξεις-κλειδιά: slot κεραία, μοτίβο, εύρος ζώνης, VSWR.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΑΡΘΡΟΥ

ΑΝΑΦΟΡΑ ΣΤΟ ΑΡΘΡΟ

Κυλινδρική σχισμή κεραία / D.S. Kligach,

B.A. Dumchev, Ν.Ν. Repin, Ν.Ι. Voitovich // Δελτίο SUSU. Σειρά «Τεχνολογίες υπολογιστών, έλεγχος, ραδιοηλεκτρονικά». - 2015. - Τ. 15, Νο. 2. -

σελ. 21-31. DOI: 10.14529/ctcr150203

Klygach D.S., Dumchev V.A., Repin N.N., Voytovich N.I. Κεραία με σχισμή κυλίνδρου. Δελτίο του South Ural State University. Ser. Computer Technologies, Automatic Control, Radio Electronics, 2015, τεύχ. 15, αρ. 2, σελ. 21-31. (στα Ρωσικά) DOI: 10.14529/ctcr150203

σχηματίζεται ένα βραχυκυκλωμένο τμήμα τετάρτου κύματος μιας γραμμής δύο συρμάτων. Έχοντας υψηλή αντίσταση εισόδου, δεν επιτρέπει στα ρεύματα να διακλαδίζονται στο εξωτερικό κέλυφος του τροφοδότη. Δεδομένου ότι η αντίσταση μεταξύ των σημείων "a" και "b" είναι υψηλή, οι βραχίονες του δονητή στη συχνότητα ακτινοβολίας είναι ηλεκτρικά απομονωμένοι, παρά τη γαλβανική σύνδεση μεταξύ τους. Οι άκρες των εγκοπών συνήθως διευρύνονται για να διασφαλιστεί η αντιστοίχιση της σύνθετης αντίστασης κύματος του τροφοδότη με την αντίσταση εισόδου του δονητή.

			λ /2					U-αγκώνας (Εικ. 3.20). Αυτό
								κυρτός	ομοαξονικός τροφοδότης
								μήκος λ /2,	στο εσωτερικό προ-
								του οποίου το νερό είναι συνδεδεμένο
								ώμους δονητή. Εξωτερικός
								ο δίσκος τροφοδοσίας για την τροφοδοσία των ώμων δεν είναι
								χρησιμοποιημένο και γειωμένο. Στο-
								τάσεις και ρεύματα στα σημεία «α» και
			λ /2					Τα "β" είναι ίσα σε μέγεθος και αντίθετα
								είναι αντίθετα σε φάση, όπως απαιτείται
								διαθέσιμο για συμμετρικό
εναέρια παροχή ρεύματος. Εκτός							συμμετρία		U-γόνατο μειώνει

η σύνθετη αντίσταση εισόδου του δονητή είναι 4 φορές. Από αυτή την άποψη, είναι βολικό να το χρησιμοποιήσετε για να τροφοδοτήσετε τον δονητή βρόχου Pistelkors, του οποίου η σύνθετη αντίσταση εισόδου είναι 300 Ohms, με έναν τυπικό τροφοδότη με ρ f = 75 Ohms.

3. 2. Υποδοχές κεραίες

3.2.1. Τύποι κεραιών υποδοχής. Χαρακτηριστικά του σχεδιασμού τους

Μια υποδοχή κεραίας είναι μια στενή σχισμή που κόβεται στη μεταλλική επιφάνεια μιας οθόνης, ενός κελύφους αντηχείου ή ενός κυματοδηγού. Πλάτος υποδοχής d<<λ , длина обычно близка к половине волны. Щели прорезаются так, чтобы они пересекали линии поверхностного тока, текущего по внутренней стенке волновода или резонатора (рис. 3.21). Возможны различные положения щелей (см. рис. 3.21): поперечная (1), продольная (2), наклонная (3), и разнообразные их формы: прямолинейные, уголковые, гантельные, крестообразные (рис. 3.22).

Ένα επιφανειακό ρεύμα υψηλής συχνότητας, που διασχίζει το διάκενο, προκαλεί εναλλασσόμενα φορτία (τάση) κατά μήκος των άκρων του και στην πίσω (εξωτερική) πλευρά

Δεν είναι η επιφάνεια που διεγείρονται τα ρεύματα. Το ηλεκτρικό πεδίο στο διάκενο και τα ρεύματα στην επιφάνεια είναι πηγές ακτινοβολίας και σχηματίζονται στο χώρο

		ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.
			Το πιο απλό
		είναι
		διαφορετικών μεγεθών με υποδοχή,
		υποδοχή αντηχείου
		και κυματοδηγός-σχισμή
			Διέγερση
		σχισμές μισού κύματος στο πρώην
			πραγματοποιήθηκε σε
		μετρητής		εύρος
		χρησιμοποιώντας συμμετρικό
		γραμμή δύο καλωδίων, και

και στο δεκατόμετρο - χρησιμοποιώντας ομοαξονική γραμμή μετάδοσης. Σε αυτή την περίπτωση, ο εξωτερικός αγωγός συνδέεται με τη μία άκρη της σχισμής και ο εσωτερικός αγωγός συνδέεται με την άλλη. Για να ταιριάζει η γραμμή μετάδοσης με την κεραία, το σημείο τροφοδοσίας μετατοπίζεται από τη μέση της υποδοχής στην άκρη της. Μια τέτοια κεραία μπορεί να ακτινοβολεί και στα δύο ημισφαίρια. Στο εύρος των εκατοστών και στο παρακείμενο τμήμα του δεκατιανού εύρους, χρησιμοποιούνται κεραίες συντονισμού και κυματοδηγού-σχισμή (βλ. Εικ. 3.21, 3.22). Στους ομοαξονικούς κυματοδηγούς διεγείρονται μόνο οι εγκάρσιες ή κεκλιμένες εγκοπές σε ορθογώνιους κυματοδηγούς, είναι δυνατές διάφορες επιλογές τοποθέτησης σχισμών (βλ. Εικ. 3.21).

Το πλάτος της θυρίδας επηρεάζει τα ενεργά και τα αντιδρώντα μέρη της αντίστασης εισόδου. Και τα δύο εξαρτήματα αυξάνονται με την αύξηση του πλάτους της σχισμής. Επομένως, για να αντισταθμιστεί το Xin, είναι απαραίτητο να μειώσετε το μήκος της υποδοχής (να το συντομεύσετε). Η αύξηση του Rin οδηγεί σε επέκταση του εύρους ζώνης της κεραίας υποδοχής. Συνήθως, το πλάτος της υποδοχής d επιλέγεται στην περιοχή (0,03...0,15)λ. Για περαιτέρω επέκταση του εύρους ζώνης, χρησιμοποιούνται υποδοχές αλτήρων και ειδικά σχέδια συναρπαστικών συσκευών.

Εκτός από το εύρος, η επιλογή του πλάτους της σχισμής επηρεάζεται από την προϋπόθεση για τη διασφάλιση της ηλεκτρικής αντοχής. Η συγκέντρωση ηλεκτρικών φορτίων στα άκρα του διακένου οδηγεί σε τοπικές υπερτάσεις και την εμφάνιση ηλεκτρικών

όπου E ь max είναι η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στον αντικόμβο. Λαμβάνοντας E ь max = E μ (τάση διάσπασης, για ξηρό αέρα E μ = 30 kV/m), βρίσκουμε

d min= U ы max/ E pr.

Στην πράξη, επιλέξτε d ≥ K εφεδρικό d min, όπου K εφεδρικό =2…4 είναι ο συντελεστής εφεδρείας

Οι υποδοχές με πιο πολύπλοκα σχήματα από τα ορθογώνια μπορούν να θεωρηθούν ως συνδυασμοί απλών. Χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων με τις απαιτούμενες ιδιότητες πόλωσης. Για παράδειγμα, μια σχισμή σε σχήμα σταυρού σας επιτρέπει να αποκτήσετε μια κεραία με ελλειπτική και κυκλική πόλωση. Η φορά περιστροφής εξαρτάται από τη φορά μετατόπισης της σχισμής από τον άξονα του φαρδιού τοιχώματος του κυματοδηγού.

Οι αυλακωτές κεραίες διακρίνονται για τον απλό σχεδιασμό, την υψηλή αξιοπιστία και την απουσία προεξέχοντων εξαρτημάτων, γεγονός που τους επιτρέπει να χρησιμοποιούνται σε συστήματα κεραιών αεροσκαφών και εδάφους ως ανεξάρτητες κεραίες, τροφοδοσίες για πολύπλοκα συστήματα κεραιών και στοιχεία συστοιχιών κεραιών.

3.2.2. Μονή υποδοχή. Η αρχή της δυαδικότητας του Pistelkors

Ας εξετάσουμε τα χαρακτηριστικά και τις παραμέτρους της λεγόμενης κεραίας ιδανικής υποδοχής, δηλ. μια μονή σχισμή κομμένη σε μια τέλεια αγώγιμη επίπεδη οθόνη. Ο υπολογισμός του πεδίου μιας τέτοιας κεραίας χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις της ηλεκτροδυναμικής παρουσιάζει σημαντικές δυσκολίες. Απλοποιείται πολύ αν χρησιμοποιήσουμε την αρχή της δυαδικότητας που διατυπώθηκε από τον Pistelkors το 1944. Αυτή η αρχή βασίζεται στη μεταβλητή δυαδικότητα των εξισώσεων του Maxwell, γνωστή από τη θεωρία του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Για ένα κενό αυτές οι εξισώσεις έχουν τη μορφή:

Εάν η οθόνη αφαιρεθεί και η σχισμή αντικατασταθεί από έναν ιδανικό επίπεδο δονητή των ίδιων διαστάσεων με τη σχισμή (Εικ. 3.23) και με την ίδια κατανομή ρεύματος με την κατανομή τάσης κατά μήκος της σχισμής (ισοδύναμο με έναν δονητή που κόβεται από την οθόνη για να σχηματίσουν τη σχισμή), στη συνέχεια το πεδίο που εκπέμπεται, αλλά και

θα ικανοποιήσει τις εξισώσεις του Maxwell

rotHr B = iωε 0 EB ,

rotEB = − iωμ 0 H B ,

αλλά υπό άλλες οριακές συνθήκες:

στη θέση της οθόνης - Ε τ

≠ 0, H τ = 0 ; στον δονητή - E τ B = 0, H τ B ≠ 0. (3.29)

Συγκρίνοντας τις οριακές συνθήκες της σχισμής (3.27) και του ισοδύναμου δονητή (3.29), μπορούμε να επαληθεύσουμε ότι οι δομές του ηλεκτρικού πεδίου κοντά στη σχισμή και του μαγνητικού πεδίου κοντά στον δονητή συμπίπτουν. Οι οριακές συνθήκες για τον ισοδύναμο δονητή λαμβάνονται από τις οριακές συνθήκες για τη σχισμή με αναδιάταξη E ↔ H. Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω, για το πλήρες πεδίο σε ολόκληρο τον χώρο μπορούμε να γράψουμε:

E r = C 1 H B , H = C 2 E B ,

όπου C 1 και C 2 είναι σταθεροί συντελεστές.

Στην πράξη, χρησιμοποιούνται συνήθως σχισμές μισού κύματος. Στην περίπτωση αυτή, ανεξάρτητα από τη μέθοδο διέγερσης, το πλάτος του ηλεκτρικού πεδίου στο διάκενο είναι μέγιστο στο κέντρο και μειώνεται προς τα άκρα, δηλ. αντιστοιχεί στον νόμο της κατανομής του ρεύματος σε δονητή μισού κύματος. Για μια στενή σχισμή (λεπτός δονητής), οι οριακές συνθήκες, και επομένως οι σταθεροί συντελεστές, μπορούν να εκφραστούν ως

τάση στο κέντρο της υποδοχής U 0 και ρεύμα στο κέντρο του δονητή I 0 (βλ. Εικ. 3.23):

	U 0, H				Από πού προέρχεται το C = 2 U 0;

Στη συνέχεια, η πρώτη έκφραση στο (3.31) θα ξαναγραφεί ως:

Ε =			H B .

Έτσι, η αρχή της δυαδικότητας, όπως εφαρμόζεται στις αυλακωτές κεραίες, διατυπώνεται ως εξής: το ηλεκτρικό πεδίο μιας σχισμής κεραίας, μέχρι ένα σταθερό συντελεστή, συμπίπτει με το μαγνητικό πεδίο ενός πρόσθετου δονητή ίδιων διαστάσεων με την υποδοχή και με την ίδια κατανομή πλάτους.

Αυτό σημαίνει ότι το EMF της υποδοχής και ο αντίστοιχος δονητής διαφέρουν

μεταξύ τους μόνο περιστρέφοντας τα αντίστοιχα διανύσματα Er ы και E B κατά 90°,

H r sch και H B .

Εφαρμόζοντας την αρχή της δυαδικότητας, μπορούμε να γράψουμε για τα μοτίβα ακτινοβολίας:

F u (θ ) H = F B (θ ) E ;

F u(θ) E = F B (θ) H,

όπου F sch (θ ) H , F sch (θ ) E - κανονικοποιημένα κενά DN στα επίπεδα H και E που αντιστοιχούν

αξιοπίστως; F B (θ ) H , F B (θ ) E είναι τα αντίστοιχα κανονικοποιημένα σχέδια του δονητή μισού κύματος.

Όταν η γωνία θ μετρηθεί από το κανονικό στο επίπεδο της σχισμής, το σχέδιο ακτινοβολίας της σχισμής μισού κύματος θα γραφεί σύμφωνα με την ισότητα (3.33) με τη μορφή:

	cos(π sinθ )
F ы(θ) H =				F ы (θ )E = 1.y				υπάρχουν μέτρα οθόνης
					Η μορφή DN και η υπο-
					επανορθώνω
					αεροπλάνα.

Η αντίσταση της σχισμής, όπως και του δονητή, είναι σύνθετη και εξαρτάται από τις διαστάσεις της (μήκος 2l και πλάτος d). Οι τιμές των Rw in και X w in υπολογίζονται για διαφορετικές τιμές l / λ και δίνονται με τη μορφή γραφημάτων στην βιβλιογραφία αναφοράς και στην εκπαιδευτική βιβλιογραφία. Το αντιδραστικό συστατικό του διακένου έχει χωρητικό χαρακτήρα. Ωστόσο, το κενό μπορεί επίσης να ρυθμιστεί με τη μείωση του. Η ποσότητα του λίπους υπολογίζεται με τον τύπο:

							ln(2λ π d )

Όπως προκύπτει από το (3.35), οι φαρδιές σχισμές συντομεύονται κατά ένα μεγαλύτερο ποσό.

Η αντίσταση εισόδου της σχισμής σχετίζεται με την αντίσταση εισόδου του δονητή που την συμπληρώνει. Είναι πιο βολικό να εκφράσουμε αυτή τη σχέση ως προς τη σύνθετη αγωγιμότητα του κενού εισόδου:

Z inv

(60π )2

Έτσι, η αγωγιμότητα εισόδου του διακένου καθορίζεται από την έκφραση

(60π )2

όπου ρ A = 120 ln

− 0,577

Εμπέδηση κύματος της υποδοχής.

π d

Σύνθετη αγωγιμότητα εισόδου μιας σχισμής μισού κύματος