glavni

Antene z režastim valovodom – načela načrtovanja

Slika 1 prikazuje diagram običajnega režastega valovoda, ki ima dolgo in ozko strukturo valovoda z režo na sredini. Ta reža se lahko uporablja za prenos elektromagnetnih valov.

8

slika 1. Geometrija najpogostejših anten z režami valovoda.

Napaja se sprednja antena (Y = 0 odprta ploskev v ravnini xz). Daljni konec je običajno kratkostično povezan (kovinsko ohišje). Valovod lahko vzbuja kratek dipol (viden na zadnji strani reže antene) na strani ali drug valovod.

Za začetek analize antene na sliki 1 si poglejmo model vezja. Valovod sam deluje kot prenosni vod, reže v valovodu pa lahko obravnavamo kot vzporedne (paralelne) admitance. Valovod je kratkosključen, zato je približni model vezja prikazan na sliki 1:

162b41f3057440b5143f73195d68239

slika 2. Model vezja antene z režami valovoda.

Zadnja reža je oddaljena za razdaljo "d" od konca (ki je kratko sklenjen, kot je prikazano na sliki 2), elementi reže pa so med seboj razmaknjeni za razdaljo "L".

Velikost utora bo vodilo za valovno dolžino. Vodilna valovna dolžina je valovna dolžina znotraj valovoda. Vodilna valovna dolžina ( ) je funkcija širine valovoda ("a") in valovne dolžine prostega prostora. Za dominantni način TE01 so vodilne valovne dolžine:

37259876edb11dc94e2d09b8f821e74
278a67f6ac476d62cfbc530d6b133c2

Razdalja med zadnjo režo in koncem "d" je pogosto izbrana tako, da je enaka četrtini valovne dolžine. Teoretično stanje prenosne linije, kratkostična impedanca linije četrtine valovne dolžine, ki se prenaša navzdol, je odprt tokokrog. Zato se slika 2 zmanjša na:

6a14b330573f76e29261f29ad7e19a9

slika 3. Model vezja z režastim valovodom z uporabo transformacije četrtine valovne dolžine.

Če je parameter "L" izbran na polovico valovne dolžine, se vhodna ohmska impedanca ¼ gleda na razdaljo polovice valovne dolžine z ohmov. "L" je razlog, zakaj je zasnova približno na polovici valovne dolžine. Če je valovodna špranjska antena zasnovana na ta način, se lahko vse reže štejejo za vzporedne. Zato lahko vhodno admitanco in vhodno impedanco špranjske antenske antene z elementi "N" hitro izračunamo kot:

029f3703538d59e328ce97a1a99fa53

Vhodna impedanca valovoda je funkcija impedance reže.

Upoštevajte, da zgornji parametri zasnove veljajo le za eno samo frekvenco. Ko se frekvenca dvigne od te točke naprej, se bo delovanje antene poslabšalo. Kot primer razmišljanja o frekvenčnih značilnostih režastega valovoda bodo na sliki S11 prikazane meritve vzorca kot funkcija frekvence. Valovod je zasnovan za delovanje pri 10 GHz. To se napaja na koaksialni vhod na dnu, kot je prikazano na sliki 4.

9

Slika 4. Antena z režami valovoda se napaja s koaksialnim napajanjem.

Nastali graf S-parametra je prikazan spodaj.

10

OPOMBA: Antena ima na S11 zelo velik padec pri približno 10 GHz. To kaže, da se večina porabe energije seva pri tej frekvenci. Pasovna širina antene (če je definirana kot S11, manjša od -6 dB) se giblje od približno 9,7 GHz do 10,5 GHz, kar daje delno pasovno širino 8 %. Upoštevajte, da obstaja tudi resonanca okoli 6,7 in 9,2 GHz. Pod 6,5 GHz, pod mejno frekvenco valovoda, se skoraj ne seva energija. Zgornji diagram S-parametra daje dobro predstavo o tem, kakšnim frekvenčnim karakteristikam so podobne pasovne širine režastih valovodov.

Spodaj je prikazan tridimenzionalni sevalni vzorec špranjskega valovoda (izračunan je bil z numeričnim elektromagnetnim paketom FEKO). Ojačanje te antene je približno 17 dB.

11

Upoštevajte, da je v ravnini XZ (ravnina H) širina snopa zelo ozka (2–5 stopinj). V ravnini YZ (ali ravnini E) je širina snopa veliko večja.

Predstavitev serije anten z režastim valovodom:

 
 
 

RM-SWA910-22, 9–10 GHz


Čas objave: 05.01.2024

Pridobite podatkovni list izdelka