Слот антенна состоит из металлической поверхности, как правило , плоской пластины, с одним или несколькими отверстиями или пазами вырезанных. Когда пластина приводится в движение как антенна под действием приложенного радиочастотного тока, щель излучает электромагнитные волны аналогично дипольной антенне . Форма и размер щели, а также частота возбуждения определяют диаграмму направленности . Щелевые антенны обычно используются на частотах УВЧ и СВЧ, на которых длины волн достаточно малы, чтобы пластина и щель были удобно небольшими. На этих частотах радиоволны часто проходят черезволновод , а антенна состоит из прорезей в волноводе; это называется волноводной антенной с прорезями . Множественные слоты действуют как направленная антенная решетка и могут излучать узкий веерообразный пучок микроволн. Они используются в стандартных лабораторных микроволновых источниках, используемых для исследований, телевизионных передающих антеннах УВЧ, антеннах на ракетах и самолетах, секторных антеннах для базовых станций сотовой связи и, в частности, антеннах морских радаров . Основными преимуществами щелевой антенны являются ее размер, простота конструкции и удобство адаптации к массовому производству с использованием технологии волноводов или печатных плат.
Структура [ править ]
Как показал Х.Г. Букер в 1946 году , согласно принципу Бабине в оптике прорезь в металлической пластине или волноводе имеет ту же диаграмму направленности, что и стержневая антенна, стержень которой имеет ту же форму, что и прорезь, за исключением того, что электрическое поле и магнитное поле направления полей меняются местами; антенна представляет собой магнитный диполь вместо электрического диполя; магнитное поле параллельно длинной оси паза, а электрическое поле перпендикулярно. Таким образом, диаграмма направленности щели может быть рассчитана по тем же хорошо известным уравнениям, которые используются для стержневых антенн, таких как диполь.. Волны линейно поляризованы перпендикулярно оси щели. Щели длиной до длины волны имеют один главный лепесток с максимальным излучением, перпендикулярным поверхности.
Антенны, состоящие из нескольких параллельных щелей в волноводе, представляют собой широко используемые антенные решетки . Они имеют диаграмму направленности, аналогичную соответствующей линейной решетке дипольных антенн, за исключением того, что щель может излучать только в пространство на одной стороне поверхности волновода, на 180 ° от окружающего пространства. Существует два широко используемых типа:
- Продольная щелевая волноводная антенна - ось щелей параллельна оси волновода. Она имеет диаграмму направленности, аналогичную коллинеарной дипольной антенне , и обычно устанавливается вертикально. Диаграмма направленности практически всенаправленная.в горизонтальной плоскости, перпендикулярной антенне по азимуту 180 ° перед щелью, но суженной в вертикальной плоскости, с усилением по вертикали, увеличивающимся примерно на 3 дБ с каждым удвоением количества щелей. Излучение горизонтально поляризовано. Он используется для вертикальных всенаправленных передающих антенн для телевизионных станций УВЧ. Для вещания иногда используется цилиндрический или полукруглый волновод с несколькими столбцами прорезей, прорезанных с разных сторон, чтобы получить всенаправленную диаграмму направленности на 360 °.
- Волноводная антенна с поперечными прорезями - прорези почти перпендикулярны оси волновода, но скошены под небольшим углом, а чередующиеся прорези скошены под противоположными углами. Это излучает дипольную диаграмму направленности в плоскости, перпендикулярной антенне, и очень острый луч в плоскости антенны. В наибольшей степени он используется для микроволновых антенн морских радаров . Антенна установлена горизонтально на механическом приводе, который вращает антенну вокруг вертикальной оси, сканируя вертикальный веерообразный луч антенны на 360 ° вокруг водной поверхности, окружающей корабль, до горизонта с каждым оборотом. Широкий вертикальный разброс луча гарантирует, что даже в плохую погоду, когда судно и ось антенны качается под большим углом волнами, луч радара не пропустит поверхность.
История [ править ]
Щелевая антенна была изобретена в 1938 году Аланом Блюмлейном , когда он работал на EMI . Он изобрел ее, чтобы создать практичный тип антенны для телевещания на УКВ, которая имела бы горизонтальную поляризацию, всенаправленную горизонтальную диаграмму направленности и узкую диаграмму направленности по вертикали. [1] [2]
До использования в радарах для поиска поверхности такие системы использовали параболический сегментный рефлектор или « сырную антенну ». Щелевая волноводная антенна стала результатом совместных радиолокационных исследований, проводимых Университетом Макгилла и Национальным исследовательским советом Канады во время Второй мировой войны . [3] Соавторам, У. Уотсону и Э. У. Гаптиллу из McGill, в 1951 г. был предоставлен патент США на устройство, описанное как «направленная антенна для микроволн». [4]
Другое использование [ править ]
В родственном приложении так называемые световоды с утечкой также используются для определения местоположения железнодорожных вагонов в некоторых приложениях скоростного транспорта. Они используются в первую очередь для определения точного положения поезда, когда он останавливается на станции, чтобы положение дверных проемов соответствовало точкам ожидания на платформе или второму комплекту защитных дверей, если таковые имеются. .
См. Также [ править ]
- Щелевой волновод
- СВЧ-радиометр (Juno) (имеет решетчатую антенну)
- RIMFAX (радар для марсохода имеет щелевую антенную конструкцию)
Ссылки [ править ]
- ^ Блюмлейн, Алан (1938-03-07), «Усовершенствования в высокочастотных электрических проводниках или излучателях или относящиеся к ним», патент Великобритании No. 515684
- ^ Бернс, Рассел (2000). Жизнь и времена А. Д. Блюмлейна . Институт инженерии и технологий . ISBN 0-85296-773-X.
- ^ Ковингтон, Артур Э. (1991). «Некоторые воспоминания отдела радио и электротехники Национального исследовательского совета Канады, 1946-1977» . Scientia Canadensis: Канадский журнал истории науки, техники и медицины . 15 (2): 155–175. DOI : 10.7202 / 800334ar .
- ^ Уотсон, Уильям Хериот; Гуптил, Эрнест Уилмот (6 ноября 1951 г.), Директива по антенне для микроволн , получено 20 декабря 2016 г.
Внешние ссылки [ править ]
- «Щелевые антенны» . Теория антенн .
- Щелевые волноводные антенны Antenna-Theory.com
| Эта статья о технологиях незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |
