Слот антенна - Википедия - Slot antenna

X-диапазон щелевой волновод морской радар антенна на корабле, 8 - 12 ГГц. Антенна излучает узкий вертикальный веерообразный пучок микроволн, сканируя всю поверхность воды вокруг корабля на 360 ° при каждом обороте.
Поперечное сечение аналогичной антенны морского радара с частью из пластика обтекатель удалены, показывая щели в волноводе.

А щелевая антенна состоит из металл поверхность, обычно плоская, с одним или несколькими вырезанными отверстиями или пазами. Когда тарелка ведомый как антенна прикладной радиочастота ток, прорезь излучает электромагнитные волны аналогично дипольная антенна. Форма и размер паза, а также частота возбуждения определяют диаграмма направленности. Щелевые антенны обычно используются в УВЧ и микроволновая печь частоты, на которых длины волн достаточно малы, чтобы пластина и щель были удобно небольшими. На этих частотах радиоволны часто проходят через волновод, а антенна состоит из прорезей в волноводе; это называется щелевая волноводная антенна. Несколько слотов действуют как директива антенная решетка и может излучать узкий веерообразный пучок микроволн. Используются в стандартной лаборатории. микроволновая печь источники, используемые для исследований, телевизионные передающие антенны УВЧ, антенны на ракетах и ​​самолетах, секторные антенны за базовые станции сотовой связи, и особенно морской радар антенны. Основными преимуществами щелевой антенны являются ее размер, простота конструкции и удобство адаптации к массовому производству с использованием технологии волноводов или печатных плат.

Структура

Щелевая антенная решетка УВЧ-телевидения

Как показал Г.Г. Букер в 1946 г., из Принцип Бабине в оптике щель в металлической пластине или волноводе имеет то же самое диаграмма направленности в качестве ведомой стержневой антенны, стержень которой имеет форму паза, за исключением того, что электрическое поле и магнитное поле направления меняются местами; антенна представляет собой магнитный диполь вместо электрического диполя; магнитное поле параллельно длинной оси паза, а электрическое поле перпендикулярно. Таким образом, диаграмма направленности щели может быть рассчитана по тем же хорошо известным уравнениям, которые используются для стержневых антенн, таких как диполь. Волны линейно поляризованы перпендикулярно оси щели. Щели длиной до длины волны имеют один главный лепесток с максимальным излучением, перпендикулярным поверхности.

Широко используются антенны, состоящие из множества параллельных щелей в волноводе. антенные решетки. Они имеют диаграмму направленности, аналогичную соответствующей линейной решетке дипольных антенн, за исключением того, что прорезь может излучать только в пространство на одной стороне поверхности волновода, на 180 ° от окружающего пространства. Существует два широко используемых типа:

  • Продольная щелевая волноводная антенна - Ось щелей параллельна оси волновода. Его диаграмма направленности похожа на коллинеарная дипольная антенна, и обычно устанавливается вертикально. Диаграмма направленности почти всенаправленный в горизонтальной плоскости, перпендикулярной антенне, по азимуту 180 ° перед щелью, но суженной в вертикальной плоскости, с вертикальным усилением, увеличивающимся приблизительно на 3 дБ с каждым удвоением количества щелей. Излучение горизонтально поляризовано. Он используется для вертикальных всенаправленных передающих антенн для телевизионных станций УВЧ. Для вещания иногда используется цилиндрический или полукруглый волновод с несколькими столбцами прорезей, прорезанных с разных сторон, чтобы получить всенаправленную диаграмму направленности на 360 °.
  • Волноводная антенна с поперечной прорезью - Щели почти перпендикулярны оси волновода, но скошены под небольшим углом, а чередующиеся щели перекошены под противоположными углами. Это излучает дипольную диаграмму направленности в плоскости, перпендикулярной антенне, и очень острый луч в плоскости антенны. Его наибольшее применение - микроволновая печь. морской радар антенны. Антенна установлена ​​горизонтально на механическом приводе, который вращает антенну вокруг вертикальной оси, сканируя вертикальный веерообразный луч антенны на 360 ° вокруг водной поверхности, окружающей корабль, до горизонта с каждым оборотом. Широкий вертикальный разброс луча гарантирует, что даже в плохую погоду, когда судно и ось антенны раскачиваются под большим углом волнами, луч радара не пропустит поверхность.

История

Щелевая антенна была изобретена в 1938 г. Алан Блюмлейн, работая на EMI. Он изобрел ее, чтобы создать практичный тип антенны для телевещания на УКВ, которая имела бы горизонтальную поляризацию, всенаправленную горизонтальную диаграмму направленности и узкую диаграмму направленности по вертикали.[1][2]

До использования в радарах для поиска поверхности такие системы использовали параболический сегментный отражатель, или "сырная антенна ". Щелевая волноводная антенна стала результатом совместных радиолокационных исследований, проведенных Университет Макгилла и Национальный исследовательский совет Канады во время Вторая Мировая Война.[3] Соавторы, W.H. Ватсон и Э. В. Гаптил McGill, в 1951 году получили в США патент на устройство, описанное как «направляемая антенна для микроволн».[4]

Щелевая волноводная антенна на 2,4 ГГц.

Другое использование

В связанном приложении так называемый дырявые волноводы также используются для определения местоположения вагонов в некоторых приложениях скоростного транспорта. Они используются в первую очередь для определения точного положения поезда, когда он останавливается на станции, чтобы положение дверных проемов соответствовало точкам ожидания на платформе или второму комплекту защитных дверей, если таковые имеются. .

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Блюмлейн, Алан (1938-03-07), "Усовершенствования в или в отношении высокочастотных электрических проводников или излучателей", Британский патент № 515684
  2. ^ Бернс, Рассел (2000). Жизнь и времена А.Д.Блюмлейна. Институт инженерии и технологий. ISBN  0-85296-773-X.
  3. ^ Ковингтон, Артур Э. (1991). «Некоторые воспоминания отдела радио и электротехники Национального исследовательского совета Канады, 1946-1977». Scientia Canadensis: Канадский журнал истории науки, техники и медицины. 15 (2): 155–175. Дои:10.7202 / 800334ar.
  4. ^ Уотсон, Уильям Хериот; Гуптил, Эрнест Уилмот (6 ноября 1951 г.), Директивная антенна для микроволн, получено 20 декабря 2016

внешняя ссылка