huvud

Slitsade vågledarantenner – designprinciper

Figur 1 visar ett vanligt slitsat vågledardiagram, som har en lång och smal vågledarstruktur med en slits i mitten. Denna plats kan användas för att överföra elektromagnetiska vågor.

8

figur 1. Geometri för de vanligaste slitsade vågledarantennerna.

Frontantennen (Y = 0 öppen yta i xz-planet) matas. Den bortre änden är vanligtvis en kortslutning (metallisk kapsling). Vågledaren kan exciteras av en kort dipol (sedd på baksidan av hålrumsslitsantennen) på sidan, eller av en annan vågledare.

För att börja analysera antennen i figur 1, låt oss titta på kretsmodellen. Själva vågledaren fungerar som en transmissionsledning och slitsarna i vågledaren kan ses som parallella (parallella) admittanser. Vågledaren är kortsluten, så den ungefärliga kretsmodellen visas i figur 1:

162b41f3057440b5143f73195d68239

figur 2. Kretsmodell av slitsad vågledarantenn.

Den sista slitsen är ett avstånd "d" till änden (som är kortsluten, såsom visas i figur 2), och slitselementen är åtskilda på ett avstånd "L" från varandra.

Storleken på spåret kommer att ge en vägledning för våglängden. Styrvåglängden är våglängden inom vågledaren. Styrvåglängden ( ) är en funktion av vågledarens bredd ("a") och våglängden för det fria utrymmet. För det dominerande TE01-läget är vägledningsvåglängderna:

37259876edb11dc94e2d09b8f821e74
278a67f6ac476d62cfbc530d6b133c2

Avståndet mellan den sista slitsen och slutet "d" väljs ofta till en kvarts våglängd. Det teoretiska tillståndet för transmissionsledningen, den kvartsvåglängds kortslutningsimpedanslinje som sänds nedåt är öppen krets. Därför reduceras figur 2 till:

6a14b330573f76e29261f29ad7e19a9

bild 3. Slitsad vågledarkretsmodell med kvartsvåglängdstransformation.

Om parametern "L" väljs till att vara en halv våglängd, så ses ingångsimpedansen ¼ ohm på ett halvt våglängdsavstånd z ohm. "L" är en anledning till att designen är ungefär en halv våglängd. Om vågledarslitsantennen är utformad på detta sätt kan alla slitsar anses vara parallella. Därför kan ingångsadmittansen och ingångsimpedansen för en "N" element slitsad array snabbt beräknas som:

029f3703538d59e328ce97a1a99fa53

Ingångsimpedansen för vågledaren är en funktion av slitsimpedansen.

Observera att ovanstående designparametrar endast är giltiga vid en enda frekvens. När frekvensen fortsätter därifrån, fungerar vågledardesignen, kommer det att bli försämring av antennens prestanda. Som ett exempel på att tänka på frekvensegenskaperna hos en slitsad vågledare kommer mätningar av ett prov som en funktion av frekvensen att visas i S11. Vågledaren är designad för att fungera vid 10 GHz. Detta matas till koaxialmatningen i botten, som visas i figur 4.

9

Figur 4. Den slitsade vågledarantennen matas av en koaxial matning.

Det resulterande S-parameterdiagrammet visas nedan.

10

OBS: Antennen har ett mycket stort fall på S11 vid cirka 10 GHz. Detta visar att det mesta av strömförbrukningen utstrålas vid denna frekvens. Antennbandbredden (om den definieras som S11 är mindre än -6 dB) går från cirka 9,7 GHz till 10,5 GHz, vilket ger en bråkdel av bandbredden på 8 %. Observera att det också finns en resonans kring 6,7 och 9,2 GHz. Under 6,5 GHz, under gränsvågledarfrekvensen och nästan ingen energi utstrålas. S-parameterdiagrammet som visas ovan ger en god uppfattning om vilken bandbreddsslitsad vågledares frekvenskarakteristika liknar.

Det tredimensionella strålningsmönstret för en slitsad vågledare visas nedan (detta beräknades med hjälp av ett numeriskt elektromagnetiskt paket kallat FEKO). Förstärkningen för denna antenn är cirka 17 dB.

11

Observera att i XZ-planet (H-planet) är strålbredden mycket smal (2-5 grader). I YZ-planet (eller E-planet) är strålbredden mycket större.

Produktintroduktion av slitsad vågledarantennserie:

 
 
 

RM-SWA910-22,9-10GHz


Posttid: Jan-05-2024

Skaffa produktdatablad