Печатные излучатели

Мощности потерь в пластинке и экране

(7.21)

где Dd угол диэлектрических потерь металла пластинки и экрана.

Отношение мощностей (7.21) и (7.20)

(7.22)

где e - относительная диэлектрическая проницаемость под ложки.

Пример. Рассмотрим в качестве примера прямоугольный излучатель на резонансной частоте

(7.23)

где а - резонансный размер пластинки; х, у — координаты на пластинке, начало отсчета которых совпадает с центром пластинки.

Подставив (7.23) в (7.,22), получим

(7.24)

Согласно (7.24) при уменьшении толщины подложки потери в экране и пластинке возрастают и могут существенно превышать потери в диэлектрике подложки. При использовании ВЧ диэлектриков с tgD<10-3 и толщиной подложки t>0,01l потери в печатных излучателях пренебрежимо малы.

При больших смещениях штыря относительно центра печатного излучателя

(7.25)

где Z0вх(yшт) - резонансное входное сопротивление излучателя без потерь, определяемое (7.13);

(7.26)

Здесь a - коэффициент затухания полосковой линии, отрезок которой с устройством возбуждения образует печатный излучатель.

ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ ПЕЧАТНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ РАДИОВОЛН С ЛИНЕЙНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ

Поляризация излучаемых волн зависит от положения штыря и размеров пластинки. Одиночный излучатель с линейной поляризацией поля возбуждается штырем, расположенным на оси симметрии пластинки, параллельной стороне с резонансным размером. Положение штыря на оси симметрии пластинки определяется условием согласования излучателя с линией передачи, а рабочая полоса частот - толщиной и диэлектрической проницаемостью подложки. Взаимодействие излучателей в ФАР приводит к существенному изменению их характеристик (рис. 7.7, 7.8).

Расчет одиночного излучателя включает следующие этапы:

1. Определение резонансных размеров. Выбирают исходные значения толщины и диэлектрической проницаемости подложки. При произвольном положении штыря на одной из осей симметрии по (7.5) рассчитывают зависимость ZBХ=ZBX(b) или ZBX=ZВХ(а). Резонансному размеру пластины соответствует максимум активной составляющей ZBX.

2. Согласование излучателя с линией передачи. Из условия Z0BX=Wл, где Wл — волновое сопротивление линии передачи; Z0BX - резонансное значение входного сопротивления излучателя [см. (7.12)], находят смещение штыря вдоль оси симметрии от средней точки пластинки. Предполагается, что |ZШТ|<<W. Если это условие не выполняется, то производится компенсация ZШТ путем параллельного или последовательного включения в линию передачи емкостного сопротивления.

3. Определение рабочей полосы частот. Рассчитывают коэффициент отражения на входе излучателя . Рабочую полосу частот устанавливают из неравенства , где - максимально допустимое значение коэффициента отражения. Если полоса частот меньше требуемой, корректируют толщину и диэлектрическую проницаемость подложки и вновь выполняют п. 1,2. Если это не дает требуемого результата, то рассчитывают элемент широкополосного согласования.

ДВУХЧАСТОТНЫЙ ПЕЧАТНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ ФАР

Печатные излучатели с прямоугольной формой металлической пластинки позволяют реализовать двухчастотный режим работы. В этом режиме используется резонанс квази-T-волн, распространяющихся в направлении осей симметрии металлической пластинки.

Возбуждение излучателя на двух частотах можно осуществить независимо с помощью двух штырей, расположенных на продольной и поперечной осях симметрии пластинки. Каждый из штырей (рис. 7.9) возбуждает лишь один тип колебаний на одной из частот. Пары торцевых щелей, излучающие энергию резонансных колебаний, расположены взаимно перпендикуляр но. Поэтому плоскости поляризации поля излучения на рабочих частотах образуют угол 90°.

Значение каждой из резонансных частот f1,2 так же, как и в одночастотном режиме, зависит от одного из размеров пластинки и практически не зависит от другого. Отношение резонансных частот определяется отношением размеров сторон пластинки: f1/f2=a/b. Если разность резонансных частот превышает рабочую полосу частот каждого из каналов, то входное сопротивление в этой полосе и ДН можно найти по методике расчета одночастотного излучателя.

На практике интерес представляет двухчастотный одноканальный печатный излучатель, возбуждаемый одним штырем. Сигналы с частотами f1 , f2 разделяются в цепях СВЧ, связанных с излучателем. Такая конструкция отличается простотой. Двух частотный режим работы обеспечивается смещением штыря с оси симметрии пластины (см. рис. 7.1). Штырь возбуждает два низших типа колебаний (см. рис. 7.4).

Двухканальный излучатель рассчитывают по методике расчета одноканального одночастотного излучателя с линейной поляризацией поля излучения.

ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ ПЕЧАТНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ РАДИОВОЛН С КРУГОВОЙ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ

1	2	3	4