天天看點

5.1、縫隙天線

**縫隙天線:**在波導或者空腔諧振器上開出一個或者數個縫隙以輻射或接收電磁波的天線稱為縫隙天線。縫隙天線是無突出部的平面天線

**微帶天線:**微帶天線是由微帶傳輸線發展起來的一種天線,是低剖面的平面型天線,他們都都适合高速飛行體,也比較容易租成陣列天線

**理想縫隙天線:**雖然實際中的縫隙天線都是在多個有限平面導體闆上的激勵縫隙而組成的陣列天線,但是他們的分析基礎都是理想縫隙天線,理想縫隙天線是開在無限大,無限薄的理想導體平面上的智先鋒系,他可以由同軸線傳輸激勵,縫隙寬度W遠小于波長,而其長度2l通常為1/2波長

由于縫隙的尺寸小于波長,且開有縫隙的金屬殼面的電流将影響其輻射,是以對縫隙天線的分析一般采用對偶原理

5.1、縫隙天線

無論縫隙被何種方式激勵,縫隙中隻存在切向的電場強度,電場強度一定垂直于縫隙的長邊,并對縫隙的中點成上下對稱的駐波分布

5.1、縫隙天線

理想縫隙天線可以等效為由磁流源激勵的對稱縫隙,如圖5-1-1(b)所示,與之相對偶的是尺寸相同的闆狀對稱陣子如圖5-1-1c()所示。根據電磁場的對偶原理,磁對稱陣子的輻射場可以直接由電對稱陣子的輻射場對偶得出為

5.1、縫隙天線

理想縫隙與和他對偶的電對稱陣子為互補天線,因為他們相結合時形成單一的導體平面沒有重疊或空隙,他們的差別在于場的極化不同:H面(通過縫隙軸向并且垂直于基金屬半平面XOZ面)E面(通過縫隙軸向并且垂直于基金屬半平面XOY面)

5.1、縫隙天線

理想半波縫隙2l=1/2波長的H面方向圖如圖(b)而1其E面無方向性

5.1、縫隙天線

理想縫隙天線同樣可以計算其輻射電阻,如果以縫隙的波幅處電壓值Um=EmW為計算輻射電阻的參考電壓,縫隙的輻射功率Pr,m與輻射電阻Rt,m之間的關系為

5.1、縫隙天線

将電對稱振子的場強表達式1-4-4與縫隙的場強表達式對比可知,若理想縫隙天線與其互補的電對稱振子的輻射功率相等,則Um和對稱陣子的波腹處電流值Pm應滿足下面的等式

5.1、縫隙天線

因為電對稱振子的輻射功率Pr,e與其輻射電阻Rr,e的關系為

5.1、縫隙天線

由式 (5-1-8)、(5-1-9)、(5-1-10)可推導出理想縫隙天線的輻射電阻與其互補的電對稱振子的輻射電阻之間的關系式

5.1、縫隙天線

是以,理想半波縫隙天線的輻射電阻為

5.1、縫隙天線
5.1、縫隙天線
5.1、縫隙天線

式中(5-1-12)和式(5-1-13)表明,任意長度的理想縫隙天線的輸入阻抗,輻射阻抗均可由與其互補的電對稱振子的相應值求得。由于諧振點對稱振子的輸入阻抗為春族,是以諧振縫隙的輸入電阻也為純阻,并且其諧振長度同樣稍短于1/2波長,且縫隙越寬,縮短程度越大縫隙天線實際應用

5.1、縫隙天線

單根波導天線

5.1、縫隙天線
5.1、縫隙天線

地面雷達的平闆縫隙天線

5.1、縫隙天線

機載雷達平闆縫隙天線

5.1、縫隙天線

最基本的縫隙天線是由開在矩形波導壁上的半波諧振縫隙構成的。由于電磁場理論,對**TE波而言橫向分量大小沿寬邊呈餘弦分布,中心處處為0,縱向電流沿寬邊呈正弦分布,中心處最大。**而波導窄壁上隻有橫向電流,且沿窄邊均勻分布。

5.1、縫隙天線
5.1、縫隙天線

對于開在矩形波導上的縫隙,E面方向圖與理想縫隙天線相比有一定的畸變,對于寬邊上的縱縫,由于沿E面的電尺寸對标準波導來說隻有0.72個波長,是以其E面方向圖的差别較大,而開在寬邊上的橫縫,随着波導的縱向尺寸變長,其E面的方向圖逐漸趨向于理想的半圓面,矩形波導縫隙天線的H面沿金屬面的方向的輻射為0,是以波導的有限尺寸帶來的影響較小,是以H面方向圖與理想縫隙天線差别不大。

5.1、縫隙天線

由微波技術知識可知,波導可以等效為雙線傳輸線,是以波導上的縫隙可以等效為和傳輸線的并聯或者串聯等效阻抗

5.1、縫隙天線

如果波導縫隙采用了諧振長度,他們的輸入電抗或者輸入電納為零

5.1、縫隙天線

在已獲得比對的波導上開出輻射縫隙,将會破壞波導的比對情況,為了使帶有縫隙的波導比對,可以在波導的末端短路,利用短路傳輸線的反射消去洩恨縫隙帶來的反射,使得縫隙波導得到比對縫隙天線陣

為了加強縫隙天線的方向性,可以在波導上按照一定的規律開出一系列尺寸相同的縫隙,構成的波導縫隙陣,由于波導場分布特點,縫隙天線的組陣形式更加靈活和友善,主要有以下兩種組陣形式

1、諧振式縫隙陣

波導上所有縫隙得到相同的激勵,最大輻射方向與天線軸垂直,為邊射陣,波導終端通常采用短路活塞

5.1、縫隙天線
5.1、縫隙天線

2、非諧振式縫隙陣

如果将波導末端改為吸收負載,讓波導載行波,并且間距不等于1/2波長,就可以構成非諧振式縫隙陣,顯然,非諧振縫隙天線的最大輻射方向偏離陣法線的角度為

5.1、縫隙天線

非諧振縫隙天線适用于頻率掃描天線,因為a與頻率有關,波束指向

5.1、縫隙天線

可以随之變化,非諧振式天線的優點是頻帶寬,缺點是效率較低

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