Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
14.4. ИЗЛУЧЕНИЕ ИЗ АПЕРТУР14.4.1. ЛинзыШироко употребляемой антенной апертурного типа является аналог оптической линзы. Сверхвысокочастотные линзы, использовавшиеся Лоджем [288, 289] в 1889 г., были изготовлены из смолы; в настоящее время для этой цели имеется много естественных и искусственных диэлектриков с низкими потерями. В случае искусственных диэлектриков показатель преломления может быть как больше, так и меньше единицы (см. разд. 13.2).
Рис. 14. 9. Расчет профилей линз: а - Поверхности линз в зависимости от требуемых свойств могут быть обе плоскими, либо одна из них или обе изогнутыми. Было проведено большое количество разработок таких сверхвысокочастотных линз [55, 57, 126, 147, 161, 210, 302, 456] и, вообще говоря, технологические допуски при их изготовлении легко выдерживаются [424]. На рис. 14.9, а показана типичная линза с показателем преломления
Обозначая длину
которое является уравнением гиперболы с фокусом в точке
На рис. 14.9, б показана линза [254, 401] с
которое представляет собой уравнение эллипса. В изображенной на рис. 14.9, в решетчатой линзе лучи могут проходить через линзу лишь параллельно ее оси [320, 321], хотя профиль линзы описывается уравнением (14.22).
Рис. 14, 10. Зонирование линз. Соседние лучи изображены для наглядности несколько разнесенными; а — Такая линза решетчатого типа может формировать луч с круговой поляризацией с помощью четвертьволновой пластины [174]. Облучатель имеет линейную поляризацию, ориентированную под углом 45°, так что между ортогональными составляющими возникает фазовый сдвиг 90°. Такое устройство по частоте является относительно узкополосным. Толщина и вес сверхвысокочастотных линз могут быть уменьшены путем разбивки на зоны, в которых длина хода лучей отличается на целое число длин волн. На практике разности длин хода составляют около одной длины волны и таким образом физическая длина луча через линзу уменьшается на На рис. 14.10, а и в изображены примеры соответственно для случаев смотря какой случай имеет место: На рис. 14.10, г показана соответствующая модификация зонированной преломляющей поверхности [157]. Такие методы модификации формы поверхности линзы не дают идеальных результатов, поскольку при этом получаются волиы, которые распространяются параллельно ступеньке, что приводит к изменению скорости распространения для некоторых лучей. В сверхвысокочастотных линзах, так же, как и в их оптических аналогах, имеет место отражение от поверхности. Уменьшить такие отражения как в случае твердого естественного, так и искусственного диэлектриков можно с помощью различных способов согласования, описанных в разд. 13.1. Отражения можно также уменьшить либо смещением облучателя, либо смещением в осевом направлении одной половины линзы на В качестве сверхвысокочастотной линзы была рассмотрена [11, 31] диэлектрическая сфера; наличие среды с переменным показателем преломления позволило практически осуществить линзу Максвелла типа «рыбий глаз»; пример такой плоской линзы показан на рис. 14.11,а. Если зависимость показателя преломления от радиуса имеет вид
где (14.23) ивыражения для показателя преломления получается следующее уравнение для профиля искривленной пластины:
где а — расстояние между пластинами.
Рис. 14. 11. Модифицированные линзы с параллельными пластинами: а — половина линзы Максвелла «рыбий глаз»; б - линза Люнеберга; в — линза с диэлектрическим диском. (См. [221, 112].) Другая линза, которая может быть как двух-, так и трехмерной, базируется на сверхвысокочастотном аналоге теоремы Люнеберга [290], которая утверждает, что цилиндр радиуса
будет фокусировать параллельный пучок лучей, падающих нормально к оси цилиндра на фокальную линию, расположенную на поверхности цилиндра. На рис.
в окружающей среде
Было показано [228], что линза, занимающая лишь кольцевую область В металло-воздушных линзах, описываемых уравнениями (14.24) и (14.26), электрический вектор должен быть параллелен пластинам, что приводит к неравномерному апертурному распределению и слишком широкой диаграмме направленности в плоскости Н. Для устранения этого недостатка было предложено использовать линзу с перпендикулярной поляризацией [112], у которой показа-тель преломления изменялся за счет изменения толщины диэлектрика, расположенного между пластинами, как показано на рис. 14.11,в. Кроме того, были предложены конструкции лииз Люнеберга, у которых фокус находится внутри линзы [56, 180]. Расчет распределения поля в излучающей апертуре для контроля уровня боковых лепестков можно выполнить с помощью известного соотношения [315], связанного с диаграммой направленности облучателя. В случае неплоской [623] конструкции луч диаграммы направленности может быть ориентирован в любом направлении относительно плоскости раскрыва линзы. Двухмерную линзу можно сделать в виде структуры, несущей поверхностную волну, у которой соответствующим образом подобран закон изменения фазовой скорости поверхностной волны [705]. Линзы Люнеберга могут иметь сферическую форму [48, 126, 665 737], причем разработаны методы [227, 315] определения закона изменения показателя преломления, который необходим для получения заданной диаграммы направленности. Конструкция таких линз зависит от наличия соответствующих материалов. Так как непрерывное изменение свойств трудно осуществить, то используется ступенчатое изменение свойств [303, 341]. В этом случае сфера состоит из системы концентрических слоев, причем изменение от слоя к слою показателя преломления или диэлектрической проницаемости соответствует средним значениям среды с непрерывно изменяющимися свойствами. Диаграмма направленности в некоторой степени зависит от типа облучателя [513]. В качестве примера [341] можно указать, что
|
1 |
Оглавление
|