Расчет размеров и диаграммы направленности щелевого облучателя

Щелевой облучатель (облучатель Катлера) представляет собой Т-образный прямоугольный волновод (рис. 4.1), закрытый на концах и имеющий на крыльях в широкой стенке две щели, обращенные к параболоиду и расположенные симметрично относительно питающего волновода. Для герметизации щели закрываются полистироловыми или слюдяными пластинками.

Рис. 3.1 Волноводно-щелевой облучатель (облучатель Катлера).

Такие облучатели применяются в коротковолновой части сантиметрового диапазона л=(2 — 5) см, где конструкция получается компактной, а создаваемы теневой эффект незначителен. Фазовый фронт, создаваемый таким облучателем, близок к сферическому.

Ширина щели принимается равной:

(0,1 — 0,2) л=0,35 см Резонансная длина щели с учетом эффекта укорочения выбирается равной:

l1=0,47л=1,645 см.

Расстояние от укороченного конца волновода до оси щели должно быть равно:

t= Л/2=2,395 см, где Л — длина волны в волноводе, определяется из формулы:

При этом щель оказывается в пучности стоячей волны тока, что обеспечивает максимальную интенсивность излучения.

Для согласования входного сопротивление щели с волновым сопротивлением волновода должно удовлетворяться условие:

Из которого, задаваясь величиной широкой стенки волновода a=0,72л=2,52 см определяется необходимый размер узкой стенки b1=0,36?л=1,02 см.

Расстояние между щелями выбирается равным:

d=Л/2=2,395 см.

При этом ширина главного лепестка диаграммы направленности облучателя в плоскостях E и H примерно одинакова (плоскость E параллельна узким стенкам питающего волновода). Фазовый центр излучения находится посередине между щелями в плоскости симметрии облучателя. Его совмещают с фокусом отражателя.

Диаграммы направленности облучателя в E и H плоскостях рассчитываются по формулам:

Где и и ?- углы, отсчитываемые в E и H плоскостях от направления к вершине параболического рефлектора. Обратным излучением щелевого облучателя можно пренебречь и рассматривать диаграммы в пределах изменения угла -90°<�и,?<90°.Размеры питающего прямоугольного волновода оценивают по условию одноволнового режима для волны H10:

a?0,72л=2,52 см,.

b?0,36л=1,26 см И выбирают стандартный волновод.

Для лучшего согласования и уменьшения влияния внешних поверхностей питающего волновода на поле облучателя питающий волновод сужается вблизи облучателя по узкой стенке до размера b?0,3a?0,735 см на длине порядка Л. Для возможности регулировки входной реактивности облучателя предусматривается настроечный винт, который помещается в середине Т-образного разветвления.

Прямоугольный волновод, рекомендуемый международной электротехнической комиссией (МЭК).

Рис 3.2 Диаграмма направленности облучателя в плоскостях Е и Н в полярной системе координат.

Рис 3.3 Диаграмма направленности облучателя в плоскости E и H

Угол 2и0 определяется как угол раствора диаграммы направленности облучателя по уровню 0,3 от максимума поля и его следует определять по более узкой ДН, в данном случае в Е-плоскости: