Το σχήμα 1 δείχνει ένα κοινό διάγραμμα κυματοδηγού με σχισμή, το οποίο έχει μια μακρόστενη δομή κυματοδηγού με μια σχισμή στη μέση.Αυτή η υποδοχή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μετάδοση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.
σχήμα 1. Γεωμετρία των πιο κοινών κεραιών κυματοδηγών με σχισμή.
Η μπροστινή κεραία (Y = 0 ανοιχτή όψη στο επίπεδο xz) τροφοδοτείται.Το μακρινό άκρο είναι συνήθως βραχυκύκλωμα (μεταλλικό περίβλημα).Ο κυματοδηγός μπορεί να διεγείρεται από ένα κοντό δίπολο (που φαίνεται στο πίσω μέρος της κεραίας υποδοχής κοιλότητας) στη σελίδα ή από άλλον κυματοδηγό.
Για να ξεκινήσουμε την ανάλυση της κεραίας του σχήματος 1, ας δούμε το μοντέλο του κυκλώματος.Ο ίδιος ο κυματοδηγός λειτουργεί ως γραμμή μετάδοσης και οι υποδοχές στον κυματοδηγό μπορούν να θεωρηθούν ως παράλληλες (παράλληλες) εισόδους.Ο κυματοδηγός είναι βραχυκυκλωμένος, επομένως το κατά προσέγγιση μοντέλο κυκλώματος φαίνεται στο Σχήμα 1:
σχήμα 2. Μοντέλο κυκλώματος κεραίας κυματοδηγού με σχισμή.
Η τελευταία σχισμή είναι μια απόσταση "d" από το άκρο (η οποία είναι βραχυκυκλωμένη, όπως φαίνεται στο σχήμα 2), και τα στοιχεία της σχισμής βρίσκονται σε απόσταση "L" μεταξύ τους.
Το μέγεθος της αυλάκωσης θα δώσει έναν οδηγό για το μήκος κύματος.Το μήκος κύματος οδηγός είναι το μήκος κύματος μέσα στον κυματοδηγό.Το μήκος κύματος οδηγού ( ) είναι συνάρτηση του πλάτους του κυματοδηγού ("a") και του μήκους κύματος ελεύθερου χώρου.Για την κυρίαρχη λειτουργία TE01, τα μήκη κύματος καθοδήγησης είναι:
Η απόσταση μεταξύ της τελευταίας σχισμής και του άκρου "d" επιλέγεται συχνά να είναι ένα τέταρτο του μήκους κύματος.Η θεωρητική κατάσταση της γραμμής μεταφοράς, η γραμμή σύνθετης αντίστασης βραχυκυκλώματος τέταρτου μήκους κύματος που μεταδίδεται προς τα κάτω είναι ανοιχτό κύκλωμα.Επομένως, το σχήμα 2 μειώνεται σε:
εικόνα 3. Μοντέλο κυκλώματος κυματοδηγού με σχισμή χρησιμοποιώντας μετασχηματισμό μήκους κύματος τετάρτου.
Εάν η παράμετρος "L" έχει επιλεγεί ως μισό μήκος κύματος, τότε η είσοδος ž ωμική σύνθετη αντίσταση εμφανίζεται σε απόσταση μισού μήκους κύματος z ohms.Το "L" είναι ένας λόγος που το σχέδιο είναι περίπου μισό μήκος κύματος.Εάν η κεραία της υποδοχής κυματοδηγού έχει σχεδιαστεί με αυτόν τον τρόπο, τότε όλες οι υποδοχές μπορούν να θεωρηθούν παράλληλες.Επομένως, η είσοδος εισόδου και η σύνθετη αντίσταση εισόδου μιας διάταξης σχισμής στοιχείων "N" μπορούν να υπολογιστούν γρήγορα ως:
Η σύνθετη αντίσταση εισόδου του κυματοδηγού είναι συνάρτηση της σύνθετης αντίστασης της θυρίδας.
Λάβετε υπόψη ότι οι παραπάνω παράμετροι σχεδιασμού ισχύουν μόνο σε μία συχνότητα.Καθώς η συχνότητα προχωρά από εκεί, ο σχεδιασμός του κυματοδηγού λειτουργεί, θα υπάρξει υποβάθμιση στην απόδοση της κεραίας.Ως παράδειγμα σκέψης για τα χαρακτηριστικά συχνότητας ενός κυματοδηγού με σχισμή, οι μετρήσεις ενός δείγματος σε συνάρτηση με τη συχνότητα θα παρουσιαστούν στο S11.Ο κυματοδηγός έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί στα 10 GHz.Αυτό τροφοδοτείται στην ομοαξονική τροφοδοσία στο κάτω μέρος, όπως φαίνεται στο σχήμα 4.
Εικόνα 4. Η κεραία κυματοδηγού με σχισμή τροφοδοτείται από ομοαξονική τροφοδοσία.
Η γραφική παράσταση παραμέτρων S που προκύπτει φαίνεται παρακάτω.
ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Η κεραία έχει πολύ μεγάλη πτώση στο S11 στα 10 GHz περίπου.Αυτό δείχνει ότι το μεγαλύτερο μέρος της κατανάλωσης ενέργειας ακτινοβολείται σε αυτή τη συχνότητα.Το εύρος ζώνης της κεραίας (εάν ορίζεται ως S11 είναι μικρότερο από -6 dB) μεταβαίνει από περίπου 9,7 GHz σε 10,5 GHz, δίνοντας ένα κλασματικό εύρος ζώνης 8%.Σημειώστε ότι υπάρχει επίσης συντονισμός γύρω στα 6,7 και 9,2 GHz.Κάτω από 6,5 GHz, κάτω από την αποκοπή συχνότητας κυματοδηγού και σχεδόν καμία ενέργεια δεν ακτινοβολείται.Η γραφική παράσταση παραμέτρων S που φαίνεται παραπάνω δίνει μια καλή ιδέα για τα χαρακτηριστικά της συχνότητας του κυματοδηγού με σχισμή εύρους ζώνης παρόμοια.
Το τρισδιάστατο σχέδιο ακτινοβολίας ενός κυματοδηγού με σχισμή φαίνεται παρακάτω (αυτό υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας ένα αριθμητικό ηλεκτρομαγνητικό πακέτο που ονομάζεται FEKO).Το κέρδος αυτής της κεραίας είναι περίπου 17 dB.
Σημειώστε ότι στο επίπεδο XZ (H-plane), το πλάτος δέσμης είναι πολύ στενό (2-5 μοίρες).Στο επίπεδο YZ (ή στο επίπεδο E), το πλάτος δέσμης είναι πολύ μεγαλύτερο.
Εισαγωγή προϊόντων της σειράς Slotted Waveguide Antenna:
RM-SWA910-22, 9-10 GHz
Ώρα δημοσίευσης: Ιαν-05-2024
