Slot antenne

Spalteantenne - en antenne lavet i form af en metalradiobølgeleder , en stiv koaksialledning, en hulrumsresonator eller en flad metalplade (skærm), i hvis ledende overflade der er skåret huller (spalter), der tjener til at udsende (eller modtage) radiobølger . Stråling opstår som et resultat af excitation af spalter: i bølgeledere, resonatorer og koaksiale linjer - ved et internt elektromagnetisk felt , i fladskærme - ved hjælp af et radiofrekvenskabel forbundet direkte til kanterne af spalten. Slotantenner er relativt enkle i designet; de kan mangle udragende dele, hvilket i nogle tilfælde er deres vigtige fordel (f.eks. når de er installeret på fly).

Historie

På trods af at diffraktionen af elektromagnetiske bølger af huller og spalter i en uendelig fladskærm blev undersøgt af Schwarzschild og Rayleigh i 1902 og 1903, fra antenneteknologiens synspunkt, blev elektromagnetisk stråling fra huller teoretisk betragtet af M.S. Neumann [1]
I 1944 A.A. Pistohlkors studerede den ringformede spalteantenne [1] . Som et resultat af arbejdet formulerede Alexander Aleksandrovich princippet om dualitet for slotantenner.
Omkring midten af 1950'erne begyndte man at bruge slotantenner i meterbåndet [1] .

Generel information

Når overfladestrømme strømmer langs bølgelederens indre vægge, exciteres spalten, der skærer disse strømmes udbredelseslinjer, tilsvarende. Overfladestrømmen går delvist rundt om spalten i form af en forskydningsstrøm svarende til det elektriske felt inde i spalten, og derefter fortsætter den med at strømme i samme retning. Fordelingsloven for dette felt er tæt på sinusformet. Da rektangulære bølgeledere exciteret af H 10 - bølgen oftest anvendes til fremstilling af spalteantenner , består magnetfeltet af to komponenter H x og H z , hvilket betyder, at overfladen langsgående (js pr ) og tværgående (js p ) strømme flyder på bølgelederens vægge. I dette tilfælde flyder de langsgående strømme på de brede vægge af bølgelederen, og de tværgående strømme på de smalle. Følgelig bruger disse strømme tværgående og langsgående slidser; tværgående er normalt kun placeret på brede vægge, mens de langsgående er placeret både på brede og smalle vægge af bølgelederen.

Der er tre hovedtyper af slotantenner:

resonans;
ikke-resonant;
med matchende slots.

Resonansantenner

Resonansspalteantenner er antenner, hvor afstanden mellem tilstødende slots er . Sådanne antenner er kun koordineret i et smalt frekvensbånd, og exciteringen af dens slots er henholdsvis i fase, den udstråler langs normalen til antenneaksen. $\lambda _{\text{in))/2$

De langsgående slidser af sådanne antenner er forskudt i forhold til midterlinjen af den brede væg af bølgelederen på grund af fraværet af tværgående strømme der. In-fase excitation af slidser placeret på den ene side af midterlinjen er tilvejebragt af en afstand mellem tilstødende slidser lig med , og i-fase excitation af slidser på begge sider af midtlinjen med en afstand lig med . Dette skaber en faseforskydning på 180°. Og på grund af det faktum, at de tværgående strømme flyder i modsatte retninger på begge sider af midterlinjen, skabes der en ekstra faseforskydning på 180 °, hvilket sikrer i-fase excitation af spalterne. $\lambda _{\text{in))$ $\lambda _{\text{in))/2$

In-fase excitationen af de tværgående slidser opnås ved, at afstanden mellem tilstødende slidser er . Der er to gange færre tværgående slidser på samme længde af bølgelederen end langsgående slidser, hvilket fører til en alvorlig ulempe - en stigning i sidelapper. $\lambda _{\text{in))$

Ulempen ved resonansantenner er en skarp ændring i antennetilpasning med en ændring i frekvens. Ved andre frekvenser end resonans er afstanden mellem emitterne ikke ens , derfor sker excitationen af spalterne ujævnt og ude af fase, strålingsmønsteret er forvrænget. $\lambda _{\text{in))/2$

Ikke-resonante antenner

Ikke-resonante slot-antenner kaldes antenner, hvor afstanden mellem tilstødende slots inden for driftsbåndet er lidt mindre eller mere . Det matchende bånd af ikke-resonante antenner er bredere end resonansantenner. Forskellen i afstanden mellem spalterne fører til ud-af-fase excitation af den indfaldende bølge, hvilket fører til en lineær faseændring og afvigelse af den maksimale stråling fra normalen til aksen. Refleksion fra enden af antennen kan forekomme, hvilket er uønsket, da det fører til fremkomsten af en lap, der danner en vinkel med normalen. For at eliminere denne lap er antennen normalt forsynet med en absorberende belastning. $\lambda _{\text{in))/2$ $\theta$

Da spalterne er placeret langs bølgelederen i en afstand, der ikke er lig med , exciteres de af en vandrende bølge. På grund af ud-af-fase excitation af slidserne danner retningen af maksimal stråling en vis vinkel med normalen til bølgelederaksen. Hældningsvinklen af fasefronten (overflader med lige faser) og retningen af maksimal stråling afhænger af forholdet mellem bølgelængden i luft og bølgeleder. Hældningsvinklen målt fra normal til bølgelederaksen , hvor er faseforskellen mellem tilstødende spalter, og d er afstanden mellem tilstødende spalter. På grund af den øgede fasehastighed i bølgelederen . For at reducere faseforskellen mellem tilstødende slots og reducere vinklen er antennen lavet på en sådan måde, at hver efterfølgende slot modtager en yderligere 180° faseforskydning i forhold til den foregående. i dette tilfælde faseforskellen mellem spalterne: . $\lambda _{\text{in))/2$ ${\displaystyle \theta _{0}=\arcsin {\psi _{0}\lambda \over 2\pi d))$ $\psi_{0}$ $\psi _{0}<{2\pi \over \lambda }d$ $\psi_{0}$ $\psi '_{0}=\psi _{0}+\pi$

Forskellen mellem denne type antenne og den forrige er i god overensstemmelse over et bredt frekvensbånd.

Antenner med matchede slots

I antenner af denne type er slots normalt placeret i en afstand svarende til . Der er ingen reflekterede bølger, feltfordelingen er i fase, og retningen for maksimal stråling falder sammen med normalen til antenneaksen. $\lambda _{\text{in))/2$

Fractal slot antenner

Ved syntetisering af slotantenner kan fraktale og kvasi-fraktale geometriske former bruges [2] . Fræsning af spaltekonturer ved hjælp af rumudfyldende rumudfyldende kurver ( eng. Space-Filling Curves ) giver dig mulighed for at udvide båndbredden af spalteantenneelementer.

Se også

Antenne Vivaldi

Litteratur

Aizenberg G. Z. VHF-antenner, del 2, red.: "Communication", Moskva, 1977
Rothammel Carl . Antenner, red.: LITE Ltd, 2005 ( ISBN 3-440-07018-2 )
Håndbog i radioelektronik Udg. A.A. Kulikovsky bind 2, red.: "Energy", Moskva, 1968

Noter

↑ 1 2 3 Pistohlkors A.A. Den aktuelle tilstand af teorien om slotantenner // Radioteknik, v.2 november-december 1947, nr. 1, s. 35-38
↑ Slyusar, V. Fractal Antennas. En fundamentalt ny type "knækkede" antenner. . Elektronik: videnskab, teknologi, forretning. - 2007. - Nr. 5. S. 78-83. (2007). (ubestemt)

Antenner
Driftsprincip	Antenne Vivaldi Overfladebølgeantenne Uda Yagi antenne blænde antenne bølgelederantenne Gravity Antenne Spejl antenne Måleantenne koaksial antenne Linje antenne linse antenne multistråle antenne patch antenne Horn antenne Stang antenne Helix antenne Satellit antenne Turnstile antenne Pin Kulikov slot antenne
Scanning	mekanisk scanning elektrisk scanning Elektromekanisk scanning
Antenne arrays	Adaptiv antenne array Phased array antenne Digital antenne array
Derudover	Dæmper Sidelapper DN Vibrator Strømdeler strålingsmønster Dipol Hertz dipol Kontakt Rejsebølgeforhold stående bølgeforhold Retningskoefficient Mikrobølgebro halvbølge vibrator Polarisator Symmetrisk vibrator Faseskifter Feeder Huygens element