XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Линзовые антенны – это апертурные антенны оптического типа[1,2,3]. Линза – основной элемент антенны, преобразующий пучок лучей, расходящийся из фокуса, в котором находится источник излучения (при работе в режиме передачи), в пучок параллельных лучей на раскрыве линзы. И наоборот, пучок параллельных лучей, падающих на раскрыв линзы, сходится в ее фокусе (в режиме приема), где улавливается рупором, открытым концом волновода, вибратором[4,5]. Линзы, в которых сферический волновой фронт превращается в плоский благодаря замедлению средних лучей, называются замедляющими линзами. Эти линзы имеют выпуклую форму. Контур замедляющей линзы представляет собой гиперболу, описываемую уравнением:

Помещая точечный источник в точку F и обозначая фокусное расстояние через f вычислим профиль линзы. Полагая, что на поверхности СД фаза постоянна, то оптическая длина луча, проходящая через произвольную точку В, должна равняться оптической длине осевого луча рис.1:

FA + nAB=FO + nOI

Рис.1.Расчёт линзы.

Обозначим длину FA через r, а угол AFO через Ɵ, получим соотношение:

r = (n-1)f / (n

которое является уравнением гиперболы с фокусным расстоянием f и эксцентриситетом n. Асимптоты образуют с осью угол Ɵ¹ , равный

Ɵ¹ =аrccos ( ),

тогда

n= .

Система металлических пластин в данной линзе перпендикулярна вектору Е; расстояние между пластинами меньше половины минимально излучаемой волны;

S =

Для нахождения геометрических мест кривой гиперболы пользуются следующими уравнениями, которые можно получить с рис.1.

Из треугольника FAK следует, что

cosƟ = ,

откуда

f+x = r

но

r = (n-1)f / (n

тогда

x= (n – смещение по оси OI

или

h = r

откуда

h= –смещения по CI

Задавая углы Ɵ, можно получить ряд точек, по которым строим кривую гиперболы. Построение кривых сечений гиперболоида вращения (однополостного) производится согласно источника [6].С помощью полученных лекал изготовляем сегменты линзы. Сборку их удобно проводить в специально подготовленной обойме рис.2.

В нашем случае модель линзы имеет следующие параметры:

n=1.43- показатель преломления;

¹ = 45^о - угол ориентации пластин;

S =1см- расстояние между пластинами;

d=7см – толщина линзы;

f = 30см – фокусное расстояние линзы;

а = 15 см – радиус линзы.

Рис.2.Линза.

Если облучать, построенную модель линзы, электромагнитными волнами с длиной волны λ=3,2см то можно продемонстрировать фокусирующие свойства данной структуры рис.3. При этом надо помнить об ориентации электрического вектора Е электромагнитной волны рис.1.

Рис.3 Диаграмма направленности линзы для λ=3,2см.

Таким образом, показан расчёт, изготовление, сборка линзовой антенны с n >1 из металлических пластин.

Литература.

1.Жук, М. С. Проектирование линзовых, сканирующих, широкодиапазонных антенн и фидерных устройств. / М. С. Жук, Ю. Б. Молочков – М.: Энергия, 1993. – 440 с.

2.Власов, В. И. Проектирование высокочастотных устройств радиолокационных станций – М., 1988.

3.Елумеев, В. И. Устройства СВЧ и антенны. Методические указания к курсовому проектированию. / Сост.: В. И. Елумеев, А. Д. Касаткин, В. Я. Рендакова. – Рязань, 1998.

4.Сазонов, Д. М. Антенны и устройства СВЧ. Учебник для радиотехнических специальных вузов./ Д. М. Сазонов - М.: Высшая школа, 1988г.

5.Дорохов., А. П. Расчет и конструирование антенно-фидерных устройств. / А. П, Дорохов. Харьков, 1960.

6.Оглоблин Г.В. Опыты со звуковыми и электромагнитными волнами:Учебное пособие.-Комсомольск на Амуре: Изд.КГПУ,2001.-92с.

Код для цитирования: Скопировать