Rysunek 1 przedstawia typowy schemat falowodu szczelinowego, który ma długą i wąską konstrukcję falowodu ze szczeliną pośrodku.Szczelina ta może być wykorzystywana do transmisji fal elektromagnetycznych.
rysunek 1. Geometria najpopularniejszych anten szczelinowych.
Antena czołowa (Y = 0 otwarta powierzchnia w płaszczyźnie xz) jest zasilana.Dalszy koniec to zwykle zwarcie (obudowa metalowa).Falowód może być wzbudzany przez krótki dipol (widoczny z tyłu anteny szczelinowej) na stronie lub przez inny falowód.
Aby rozpocząć analizę anteny z rysunku 1, spójrzmy na model obwodu.Sam falowód działa jak linia transmisyjna, a szczeliny w falowodzie można postrzegać jako równoległe (równoległe) wstępy.Falowód jest zwarty, dlatego przybliżony model obwodu pokazano na rysunku 1:
rysunek 2. Model obwodu anteny szczelinowej.
Ostatnia szczelina znajduje się w odległości „d” od końca (który jest zwarty, jak pokazano na rysunku 2), a elementy szczeliny są oddalone od siebie o odległość „L”.
Rozmiar rowka będzie wskazówką dotyczącą długości fali.Długość fali przewodnika to długość fali w falowodzie.Długość fali przewodnika ( ) jest funkcją szerokości falowodu („a”) i długości fali w wolnej przestrzeni.Dla dominującego trybu TE01 długości fali naprowadzania wynoszą:
Odległość między ostatnią szczeliną a końcem „d” jest często wybierana jako ćwierć długości fali.Teoretyczny stan linii przesyłowej, linia impedancji zwarcia o ćwierć długości fali przesyłana w dół, jest obwodem otwartym.Dlatego rysunek 2 sprowadza się do:
rysunek 3. Model obwodu falowodu szczelinowego wykorzystujący transformację ćwierćfalową.
Jeśli parametr „L” zostanie wybrany jako połowa długości fali, wówczas wejściowa impedancja wejściowa będzie oglądana w odległości połowy długości fali z omami.Litera „L” jest powodem, dla którego projekt ma długość około połowy długości fali.Jeśli antena szczelinowa falowodu jest zaprojektowana w ten sposób, wówczas wszystkie szczeliny można uznać za równoległe.Dlatego też dopuszczalność wejściową i impedancję wejściową układu szczelinowego z elementami „N” można szybko obliczyć jako:
Impedancja wejściowa falowodu jest funkcją impedancji szczeliny.
Należy pamiętać, że powyższe parametry projektowe obowiązują tylko dla jednej częstotliwości.W miarę jak częstotliwość będzie działać, konstrukcja falowodu zacznie działać, wydajność anteny ulegnie pogorszeniu.Jako przykład myślenia o charakterystykach częstotliwościowych falowodu szczelinowego, w S11 zostaną pokazane pomiary próbki w funkcji częstotliwości.Falowód jest zaprojektowany do pracy w paśmie 10 GHz.Jest on podawany do współosiowego zasilania na dole, jak pokazano na rysunku 4.
Rysunek 4. Antena falowodowa szczelinowa jest zasilana przez kabel koncentryczny.
Wynikowy wykres parametru S pokazano poniżej.
UWAGA: Antena charakteryzuje się bardzo dużym spadkiem sygnału w przypadku S11 przy częstotliwości około 10 GHz.To pokazuje, że większość zużycia energii jest wypromieniowywana przy tej częstotliwości.Szerokość pasma anteny (jeśli zdefiniowana jako S11 jest mniejsza niż -6 dB) waha się od około 9,7 GHz do 10,5 GHz, co daje ułamkową szerokość pasma wynoszącą 8%.Należy pamiętać, że rezonans występuje również w okolicach 6,7 i 9,2 GHz.Poniżej 6,5 GHz, poniżej częstotliwości odcięcia falowodu i prawie nie jest emitowana żadna energia.Wykres parametru S pokazany powyżej daje dobre pojęcie o tym, do czego podobne są charakterystyki częstotliwości falowodu szczelinowego o szerokości pasma.
Poniżej pokazano trójwymiarowy wzór promieniowania falowodu szczelinowego (obliczono go przy użyciu numerycznego pakietu elektromagnetycznego zwanego FEKO).Zysk tej anteny wynosi około 17 dB.
Należy pamiętać, że w płaszczyźnie XZ (płaszczyzna H) szerokość wiązki jest bardzo wąska (2-5 stopni).W płaszczyźnie YZ (lub płaszczyźnie E) szerokość wiązki jest znacznie większa.
Wprowadzenie do serii anten szczelinowych z falowodem:
RM-SWA910-22, 9-10 GHz
Czas publikacji: 05 stycznia 2024 r
