يتم تشكيل قسم ربع الموجة قصير الدائرة لخط مكون من سلكين. نظرًا لوجود مقاومة عالية للمدخلات، فإنها لا تسمح للتيارات بالتفرع إلى الغلاف الخارجي لوحدة التغذية. وبما أن المقاومة بين النقطتين "أ" و"ب" عالية، فإن أذرع الهزاز عند تردد الإشعاع تكون معزولة كهربائياً، على الرغم من الاتصال الجلفاني بينهما. عادةً ما يتم توسيع حواف الفتحات لضمان مطابقة مقاومة موجة وحدة التغذية مع مقاومة دخل الهزاز.

			χ /2					كوع على شكل حرف U (الشكل 3.20). هذا
								منحن	المغذية المحورية
								الطول χ /2،	إلى المؤيدة الداخلية
								الذي يتم توصيل المياه
								أكتاف هزاز. خارجي
								علبة التغذية لتغذية الكتفين ليست كذلك
								المستخدمة والأرضية. على ال-
								الفولتية والتيارات عند النقاط "أ" و
			χ /2					"ب" متساويان في الحجم ومتعاكسان
								متضادتان في الطور، كما هو مطلوب
								متاح للتناظر
إمدادات الطاقة الجوية. يستثني							تناظر		U-الركبة يقلل

مقاومة الإدخال للهزاز هي 4 مرات. في هذا الصدد، من الملائم استخدامه لتشغيل هزاز حلقة Pistelkors، الذي تبلغ مقاومة الإدخال فيه 300 أوم، مع وحدة تغذية قياسية بـ ρ f = 75 أوم.

3. 2. هوائيات فتحة

3.2.1. أنواع الهوائيات ذات الفتحات. ميزات تصميمها

هوائي الفتحة عبارة عن شق ضيق يتم قطعه في السطح المعدني للشاشة أو غلاف الرنان أو الدليل الموجي. عرض الفتحة د<<λ , длина обычно близка к половине волны. Щели прорезаются так, чтобы они пересекали линии поверхностного тока, текущего по внутренней стенке волновода или резонатора (рис. 3.21). Возможны различные положения щелей (см. рис. 3.21): поперечная (1), продольная (2), наклонная (3), и разнообразные их формы: прямолинейные, уголковые, гантельные, крестообразные (рис. 3.22).

تيار سطحي عالي التردد، يعبر الفجوة، يولد شحنات متناوبة (جهد) على طول حوافه، وعلى الجانب الخلفي (الخارجي)

ليس السطح الذي تثيره التيارات. المجال الكهربائي في الفجوة والتيارات الموجودة على السطح هي مصادر الإشعاع والتشكل في الفضاء

		حقل كهرومغناطيسي.
			الابسط
		نكون
		بأحجام مختلفة مع فتحة،
		فتحة الرنان
		وشق الدليل الموجي
			الإثارة
		شقوق نصف الموجة في السابق
			التي أجريت في
		متر		يتراوح
		باستخدام متناظرة
		خط سلكين، و

وفي الديسيمتر - باستخدام خط نقل محوري. في هذه الحالة، يتم توصيل الموصل الخارجي بحافة واحدة من الفتحة، ويتم توصيل الموصل الداخلي بالأخرى. لمطابقة خط النقل مع الهوائي، يتم نقل نقطة التغذية من منتصف الفتحة إلى حافتها. يمكن لمثل هذا الهوائي أن يشع في كلا نصفي الكرة الأرضية. في نطاق السنتيمتر والجزء المجاور من نطاق الديسيمتر، يتم استخدام هوائيات الرنان وفتحة الدليل الموجي (انظر الشكل 3.21، 3.22). في أدلة الموجات المحورية، يتم إثارة الفتحات المستعرضة أو المائلة فقط؛ وفي أدلة الموجات المستطيلة، تكون خيارات وضع الفتحات المختلفة ممكنة (انظر الشكل 3.21).

يؤثر عرض الفتحة على الأجزاء النشطة والمتفاعلة لمقاومة الإدخال. يزداد كلا المكونين مع زيادة عرض الشق. لذلك، للتعويض عن Xin، من الضروري تقليل طول الفتحة (تقصيرها). تؤدي الزيادة في Rin إلى توسيع عرض النطاق الترددي لهوائي الفتحة. عادة، يتم تحديد عرض الفتحة d في النطاق (0.03...0.15) lect. ولزيادة عرض النطاق الترددي، يتم استخدام فتحات الدمبل والتصميمات الخاصة للأجهزة المثيرة.

بالإضافة إلى النطاق، يتأثر اختيار عرض الفتحة بحالة ضمان القوة الكهربائية. يؤدي تركيز الشحنات الكهربائية عند حواف الفجوة إلى زيادة الجهد المحلي وحدوث الكهرباء

حيث E ь max هي شدة المجال الكهربائي عند العقدة العكسية. بأخذ E ь max = E μ (جهد الانهيار للهواء الجاف E μ = 30 كيلو فولت/م)، نجد

د دقيقة= U ы ماكس/ E العلاقات العامة.

عمليًا، اختر d ≥ K الغيار d min، حيث K الغيار =2...4 هو معامل الاحتياطي

يمكن اعتبار الفتحات ذات الأشكال الأكثر تعقيدًا من الأشكال المستطيلة بمثابة مجموعات من الأشكال البسيطة. يتم استخدامها لإنتاج موجات كهرومغناطيسية بخصائص الاستقطاب المطلوبة. على سبيل المثال، تتيح لك الفتحة المتقاطعة الحصول على هوائي باستقطاب بيضاوي الشكل ودائري. يعتمد اتجاه الدوران على اتجاه إزاحة الشق من محور الجدار العريض للدليل الموجي.

تتميز الهوائيات ذات الفتحات بتصميمها البسيط والموثوقية العالية وعدم وجود أجزاء بارزة، مما يسمح باستخدامها في أنظمة الهوائيات الهوائية والأرضية كهوائيات مستقلة وتغذية لأنظمة الهوائيات المعقدة وعناصر صفائف الهوائي.

3.2.2. فتحة واحدة. مبدأ الازدواجية عند بيستلكورز

دعونا ننظر في خصائص ومعلمات ما يسمى بهوائي الفتحة المثالي، أي. شق واحد مقطوع إلى شاشة مسطحة موصلة بشكل مثالي. يمثل حساب مجال مثل هذا الهوائي باستخدام معادلات الديناميكا الكهربائية صعوبات كبيرة. يتم تبسيطه إلى حد كبير إذا استخدمنا مبدأ الازدواجية الذي صاغه بيستلكورز في عام 1944. ويستند هذا المبدأ على الازدواجية التبادلية لمعادلات ماكسويل، المعروفة من نظرية المجال الكهرومغناطيسي. بالنسبة للفجوة، هذه المعادلات لها الشكل:

إذا تمت إزالة الشاشة واستبدال الشق بهزاز مسطح مثالي له نفس أبعاد الشق (الشكل 3.23)، وبنفس توزيع التيار مثل توزيع الجهد على طول الشق (هزاز مكافئ مقطوع من الشاشة إلى تشكل الشق)، ثم المجال المنبعث سوف يفعلون ذلك أيضًا

سوف يرضي معادلات ماكسويل

rotHr B = iωε 0 EB،

rotEB = - iωμ 0 H B ,

ولكن في ظل شروط حدودية أخرى:

بدلاً من الشاشة - E τ

≠ 0, ح τ = 0 ; على الهزاز - E τ B = 0، H τ B ≠ 0. (3.29)

وبمقارنة الشروط الحدية للفتحة (3.27) والهزاز المكافئ (3.29)، يمكننا التحقق من تطابق هياكل المجال الكهربائي بالقرب من الفتحة والمجال المغناطيسي بالقرب من الهزاز. يتم الحصول على الشروط الحدودية للهزاز المكافئ من الشروط الحدودية للفتحة عن طريق إعادة ترتيب E ↔ H. مع الأخذ في الاعتبار ما سبق، بالنسبة للحقل الكامل في المساحة بأكملها يمكننا أن نكتب:

ه ص = ج 1 ح ب , ح = ج 2 ه ب ,

حيث C 1 و C 2 معاملات ثابتة.

في الممارسة العملية، عادة ما يتم استخدام الشقوق نصف الموجة. في هذه الحالة، بغض النظر عن طريقة الإثارة، يكون اتساع المجال الكهربائي في الفجوة هو الحد الأقصى في المركز ويتناقص نحو الحواف، أي. يتوافق مع قانون التوزيع الحالي في هزاز نصف الموجة. بالنسبة لشق ضيق (هزاز رفيع)، يمكن التعبير عن الشروط الحدودية، وبالتالي المعاملات الثابتة، على النحو التالي:

الجهد في مركز الفتحة U 0 والتيار في مركز الهزاز I 0 (انظر الشكل 3.23):

	ش 0، ح				من أين تأتي C = 2 U 0.

ثم سيتم إعادة كتابة التعبير الأول في (3.31) على النحو التالي:

ه =			ح ب .

وبالتالي، فإن مبدأ الازدواجية المطبق على الهوائيات ذات الفتحات يتم صياغته على النحو التالي: يتطابق المجال الكهربائي لهوائي الفتحة، حتى عامل ثابت، مع المجال المغناطيسي لهزاز إضافي له نفس أبعاد الفتحة وبنفس الأبعاد. توزيع السعة.

وهذا يعني أن المجال الكهرومغناطيسي للفتحة والهزاز المكافئ مختلفان

فيما بينها فقط عن طريق تدوير المتجهات المقابلة E r ы و E B بمقدار 90 درجة،

H r sch و H B .

وبتطبيق مبدأ الازدواجية يمكننا أن نكتب لأنماط الإشعاع:

F u (θ ) H = F B (θ ) E ;

F u(θ) E = F B (θ) H،

حيث F sch (θ ) H , F sch (θ ) E - فجوات DN المقيسة في المستويين H و E المقابلين

مسؤول؛ F B (θ ) H , F B (θ ) E هي الأنماط الطبيعية المقابلة لهزاز نصف الموجة.

عندما يتم قياس الزاوية θ من المستوى الطبيعي إلى مستوى الشق، سيتم كتابة مخطط إشعاع الشق نصف الموجي وفقًا للمساواة (3.33) بالشكل:

	كوس (π خطيئةθ )
F ы(θ ) H =				F ы (θ )E = 1.y				تدابير الشاشة موجودة
					نموذج الاسم المميز وفرعيه
					تصحيح
					طائرات.

مقاومة الشق وكذلك الهزاز معقدة وتعتمد على أبعادها (الطول 2 لتر والعرض د). يتم حساب قيم Rw in و X w in لقيم مختلفة من l / lect ويتم تقديمها في شكل رسوم بيانية في المراجع والأدبيات التعليمية. المكون التفاعلي لهذه الفجوة ذو طبيعة سعوية. ومع ذلك، يمكن أيضًا تعديل الفجوة عن طريق تقصيرها. يتم حساب مقدار السمن باستخدام الصيغة:

							قانون الجنسية (2 π π د )

على النحو التالي من (3.35)، يتم تقصير الشقوق الأوسع بمقدار أكبر.

ترتبط مقاومة الإدخال للفتحة بمقاومة الإدخال للهزاز المكمل لها. يعد التعبير عن هذه العلاقة أكثر ملاءمة من حيث موصلية فجوة الإدخال المعقدة:

Z الجرد

(60π)2

وبالتالي، يتم تحديد موصلية الإدخال لهذه الفجوة من خلال التعبير

(60π)2

حيث ρ A = 120 ln

− 0,577

مقاومة الموجة للفتحة.

π د

توصيل المدخلات المعقدة لفتحة نصف الموجة

• ترجمة

تم اقتراح المقالة للترجمة بواسطة alessandro893. المادة مأخوذة من موقع مرجعي واسع النطاق، يصف على وجه الخصوص مبادئ تشغيل الرادارات وتصميمها.

الهوائي هو جهاز كهربائي يحول الكهرباء إلى موجات راديو والعكس. لا يُستخدم الهوائي في الرادارات فحسب، بل يُستخدم أيضًا في أجهزة التشويش وأنظمة التحذير من الإشعاع وأنظمة الاتصالات. أثناء الإرسال، يقوم الهوائي بتركيز طاقة مرسل الرادار ويشكل شعاعًا موجهًا في الاتجاه المطلوب. عند الاستقبال، يقوم الهوائي بجمع طاقة الرادار المرتدة الموجودة في الإشارات المنعكسة وينقلها إلى جهاز الاستقبال. غالبًا ما تختلف الهوائيات في شكل الشعاع وكفاءته.

على اليسار يوجد هوائي متناحٍ، وعلى اليمين هوائي اتجاهي

هوائي ثنائي القطب

الهوائي ثنائي القطب، أو ثنائي القطب، هو أبسط فئة من الهوائيات وأكثرها شيوعًا. يتكون من موصلين متطابقين، أسلاك أو قضبان، وعادة ما يكون لهما تماثل ثنائي. بالنسبة لأجهزة الإرسال، يتم توفير التيار لها، وبالنسبة لأجهزة الاستقبال، يتم استقبال الإشارة بين نصفي الهوائي. يتم توصيل جانبي وحدة التغذية عند جهاز الإرسال أو جهاز الاستقبال بأحد الموصلات. ثنائيات القطب هي هوائيات رنانة، أي أن عناصرها تعمل بمثابة رنانات تمر فيها الموجات المستقرة من طرف إلى آخر. لذلك يتم تحديد طول العناصر ثنائية القطب بطول موجة الراديو.

نمط الاتجاه

ثنائيات القطب هي هوائيات شاملة الاتجاهات. ولهذا السبب، يتم استخدامها غالبًا في أنظمة الاتصالات.

هوائي على شكل هزاز غير متماثل (أحادي القطب)

الهوائي غير المتماثل هو نصف هوائي ثنائي القطب، ويتم تركيبه بشكل عمودي على السطح الموصل، وهو عنصر عاكس أفقي. اتجاهية الهوائي أحادي القطب هي ضعف اتجاهية هوائي ثنائي القطب مزدوج الطول لأنه لا يوجد إشعاع تحت العنصر العاكس الأفقي. وفي هذا الصدد، فإن كفاءة مثل هذا الهوائي أعلى مرتين، وهو قادر على نقل الموجات بشكل أكبر باستخدام نفس قوة الإرسال.

نمط الاتجاه

هوائي قناة الموجة، هوائي ياغي-أودا، هوائي ياغي

نمط الاتجاه

هوائي الزاوية

نوع من الهوائيات يُستخدم غالبًا في أجهزة إرسال VHF وUHF. ويتكون من مشعع (يمكن أن يكون ثنائي القطب أو مصفوفة ياغي) مثبتًا أمام شاشتين عاكستين مسطحتين مستطيلتين متصلتين بزاوية، عادة 90 درجة. يمكن أن تعمل الصفائح المعدنية أو الشبكة (للرادارات ذات التردد المنخفض) كعاكس، مما يقلل من الوزن ويقلل من مقاومة الرياح. تتمتع الهوائيات الزاوية بنطاق واسع، ويبلغ الكسب حوالي 10-15 ديسيبل.

نمط الاتجاه

الهوائي اللوغاريتمي الدوري (الدوري اللوغاريتمي) أو مجموعة اللوغاريتمية الدورية من الهزازات المتناظرة

يتكون الهوائي اللوغاريتمي الدوري (LPA) من عدة بواعث ثنائية القطب نصف موجة ذات طول متزايد تدريجيًا. يتكون كل منها من زوج من القضبان المعدنية. ترتبط ثنائيات القطب بشكل وثيق، واحدة خلف الأخرى، ومتصلة بوحدة التغذية بالتوازي، بأطوار متقابلة. يشبه هذا الهوائي هوائي ياغي، لكنه يعمل بشكل مختلف. تؤدي إضافة عناصر إلى هوائي Yagi إلى زيادة اتجاهه (الكسب)، كما تؤدي إضافة عناصر إلى LPA إلى زيادة عرض النطاق الترددي الخاص به. ميزتها الرئيسية على الهوائيات الأخرى هي نطاقها الواسع للغاية من ترددات التشغيل. ترتبط أطوال عناصر الهوائي ببعضها البعض وفق قانون لوغاريتمي. طول العنصر الأطول هو 1/2 الطول الموجي للتردد الأدنى، والأقصر هو 1/2 الطول الموجي للتردد الأعلى.

نمط الاتجاه

هوائي الحلزون

يتكون الهوائي الحلزوني من موصل ملتوي في شكل حلزوني. وعادة ما يتم تركيبها فوق عنصر عاكس أفقي. يتم توصيل وحدة التغذية بالجزء السفلي من المستوى الحلزوني والأفقي. يمكن أن تعمل في وضعين - عادي ومحوري.

الوضع العادي (العرضي): تكون الأبعاد الحلزونية (القطر والميل) صغيرة مقارنة بالطول الموجي للتردد المرسل. يعمل الهوائي بنفس الطريقة التي يعمل بها الهوائي ثنائي القطب أو أحادي القطب، وبنفس مخطط الإشعاع. الإشعاع مستقطب خطيًا بالتوازي مع محور الحلزون. يُستخدم هذا الوضع في الهوائيات المدمجة لأجهزة الراديو المحمولة والمتنقلة.

الوضع المحوري: أبعاد الحلزون قابلة للمقارنة مع الطول الموجي. يعمل الهوائي كهوائي اتجاهي، حيث ينقل الشعاع من نهاية اللولب على طول محوره. تنبعث منها موجات الراديو ذات الاستقطاب الدائري. كثيرا ما تستخدم للاتصالات عبر الأقمار الصناعية.

نمط الاتجاه

هوائي معيني

الهوائي الماسي هو هوائي اتجاهي عريض النطاق يتكون من واحد إلى ثلاثة أسلاك متوازية مثبتة فوق الأرض على شكل ماس، مدعومة عند كل قمة بأبراج أو أعمدة يتم توصيل الأسلاك بها باستخدام العوازل. جميع الجوانب الأربعة للهوائي لها نفس الطول، وعادة ما تكون على الأقل نفس الطول الموجي، أو أطول. غالبًا ما يستخدم للاتصال والتشغيل في نطاق موجة الديكامتر.

نمط الاتجاه

مجموعة هوائي ثنائي الأبعاد

مجموعة متعددة العناصر من ثنائيات الأقطاب المستخدمة في نطاقات الموجات الديكامترية (HF) (1.6 - 30 ميجاهرتز)، وتتكون من صفوف وأعمدة من ثنائيات الأقطاب. يمكن أن يكون عدد الصفوف 1، 2، 3، 4 أو 6. يمكن أن يكون عدد الأعمدة 2 أو 4. تكون ثنائيات القطب مستقطبة أفقيًا ويتم وضع شاشة عاكسة خلف مصفوفة ثنائي القطب لتوفير شعاع مضخم. يحدد عدد أعمدة ثنائي القطب عرض الحزمة السمتية. بالنسبة لعمودين، يبلغ عرض مخطط الإشعاع حوالي 50 درجة، ولأربعة أعمدة يكون عرضه 30 درجة. يمكن إمالة الشعاع الرئيسي بمقدار 15 درجة أو 30 درجة للحصول على أقصى تغطية تصل إلى 90 درجة.

يحدد عدد الصفوف وارتفاع العنصر الأدنى فوق سطح الأرض زاوية الارتفاع وحجم المنطقة المخدومة. مجموعة من صفين لها زاوية 20 درجة، ومجموعة من أربعة لها زاوية 10 درجة. عادة ما يقترب الإشعاع الصادر من مصفوفة ثنائية الأبعاد من الغلاف الأيوني بزاوية طفيفة، وبسبب تردده المنخفض، غالبًا ما ينعكس مرة أخرى إلى سطح الأرض. وبما أن الإشعاع يمكن أن ينعكس عدة مرات بين طبقة الأيونوسفير والأرض، فإن عمل الهوائي لا يقتصر على الأفق. ونتيجة لذلك، غالبا ما يستخدم هذا الهوائي للاتصالات لمسافات طويلة.

نمط الاتجاه

هوائي القرن

يتكون الهوائي البوق من دليل موجي معدني متوسع على شكل بوق يجمع موجات الراديو في شعاع. تتمتع هوائيات القرن بمجموعة واسعة جدًا من ترددات التشغيل، ويمكنها العمل مع فجوة تبلغ 20 ضعفًا في حدودها - على سبيل المثال، من 1 إلى 20 جيجا هرتز. يتراوح الكسب من 10 إلى 25 ديسيبل، وغالبًا ما يتم استخدامه كتغذية للهوائيات الأكبر حجمًا.

نمط الاتجاه

هوائي مكافئ

أحد هوائيات الرادار الأكثر شعبية هو العاكس المكافئ. وتقع التغذية في بؤرة القطع المكافئ، ويتم توجيه طاقة الرادار إلى سطح العاكس. في أغلب الأحيان، يتم استخدام هوائي بوق كتغذية، ولكن يمكن استخدام هوائي ثنائي القطب وهوائي حلزوني.

نظرًا لأن المصدر النقطي للطاقة يقع في البؤرة، فإنه يتم تحويله إلى واجهة موجة ذات طور ثابت، مما يجعل القطع المكافئ مناسبًا تمامًا للاستخدام في الرادار. ومن خلال تغيير حجم وشكل السطح العاكس، يمكن إنشاء حزم وأنماط إشعاعية بأشكال مختلفة. اتجاهية الهوائيات المكافئة أفضل بكثير من هوائيات ياغي أو ثنائي القطب، ويمكن أن يصل الكسب إلى 30-35 ديسيبل. عيبها الرئيسي هو عدم قدرتها على التعامل مع الترددات المنخفضة بسبب حجمها. سبب آخر هو أن التغذية يمكن أن تمنع جزءًا من الإشارة.

نمط الاتجاه

هوائي كاسيجرين

يشبه هوائي Cassegrain إلى حد كبير الهوائي المكافئ التقليدي، ولكنه يستخدم نظامًا من عاكسين لإنشاء وتركيز شعاع الرادار. العاكس الرئيسي هو قطع مكافئ، والعاكس المساعد قطعي. يقع المشعع في إحدى بؤرتي القطع الزائد. تنعكس طاقة الرادار الصادرة من جهاز الإرسال من العاكس المساعد إلى العاكس الرئيسي ويتم تركيزها. يتم جمع الطاقة العائدة من الهدف بواسطة العاكس الرئيسي وتنعكس على شكل شعاع يتقارب عند نقطة واحدة على النقطة المساعدة. ثم ينعكس بعد ذلك بواسطة عاكس مساعد ويتم تجميعه عند النقطة التي يوجد بها جهاز التشعيع. كلما زاد حجم العاكس المساعد، كلما كان أقرب إلى العاكس الرئيسي. يقلل هذا التصميم من الأبعاد المحورية للرادار، ولكنه يزيد من تظليل الفتحة. وعلى العكس من ذلك، فإن العاكس المساعد الصغير يقلل من تظليل الفتحة، ولكن يجب أن يكون بعيدًا عن العاكس الرئيسي. المزايا مقارنة بالهوائي المكافئ: الاكتناز (على الرغم من وجود عاكس ثانٍ، فإن المسافة الإجمالية بين العاكسين أقل من المسافة من التغذية إلى عاكس الهوائي المكافئ)، وتقليل الخسائر (يمكن وضع جهاز الاستقبال قريبًا إلى باعث البوق)، مما يقلل من تداخل الفص الجانبي للرادارات الأرضية. العيوب الرئيسية: يتم حظر الشعاع بقوة أكبر (حجم العاكس المساعد والتغذية أكبر من حجم تغذية الهوائي المكافئ التقليدي)، ولا يعمل بشكل جيد مع مجموعة واسعة من الموجات.

نمط الاتجاه

هوائي غريغوري

على اليسار يوجد هوائي غريغوري، وعلى اليمين هوائي Cassegrain

يشبه هوائي غريغوري المكافئ إلى حد كبير في هيكله هوائي Cassegrain. والفرق هو أن العاكس المساعد منحني في الاتجاه المعاكس. يمكن لتصميم جريجوري أن يستخدم عاكسًا ثانويًا أصغر مقارنةً بهوائي Cassegrain، مما يؤدي إلى حجب قدر أقل من الشعاع.

هوائي إزاحة (غير متماثل).

كما يوحي الاسم، يتم إزاحة الباعث والعاكس المساعد (إذا كان هوائي غريغوري) لهوائي الإزاحة من مركز العاكس الرئيسي حتى لا يعيق الشعاع. غالبًا ما يستخدم هذا التصميم على الهوائيات المكافئة والغريغوري لزيادة الكفاءة.

هوائي Cassegrain مع لوحة الطور المسطحة

هناك تصميم آخر مصمم لمكافحة حجب الشعاع بواسطة عاكس مساعد وهو هوائي Cassegrain ذو اللوحة المسطحة. يعمل مع مراعاة استقطاب الموجات. تتكون الموجة الكهرومغناطيسية من مكونين، مغناطيسي وكهربائي، يكونان دائمًا متعامدين مع بعضهما البعض وفي اتجاه الحركة. يتم تحديد استقطاب الموجة من خلال اتجاه المجال الكهربائي، ويمكن أن يكون خطيًا (عموديًا / أفقيًا) أو دائريًا (دائريًا أو بيضاويًا، ملتويًا في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة). الشيء المثير للاهتمام في الاستقطاب هو المستقطب، أو عملية تصفية الموجات، مما يترك فقط الموجات مستقطبة في اتجاه أو مستوى واحد. عادة، يتكون المستقطب من مادة ذات ترتيب متوازي للذرات، أو يمكن أن يكون عبارة عن شبكة من الأسلاك المتوازية، تكون المسافة بينها أقل من الطول الموجي. غالبًا ما يُفترض أن المسافة يجب أن تكون حوالي نصف طول الموجة.

من المفاهيم الخاطئة الشائعة أن الموجة الكهرومغناطيسية والمستقطب يعملان بطريقة مشابهة للكابل المتذبذب والسياج الخشبي - أي، على سبيل المثال، يجب حجب الموجة المستقطبة أفقيًا بواسطة شاشة ذات شقوق رأسية.

في الواقع، تتصرف الموجات الكهرومغناطيسية بشكل مختلف عن الموجات الميكانيكية. شبكة من الأسلاك الأفقية المتوازية تحجب تمامًا وتعكس موجة راديو مستقطبة أفقيًا وتنقل موجة مستقطبة رأسيًا - والعكس صحيح. والسبب هو أنه عندما يكون المجال الكهربائي أو الموجة موازية لسلك، فإنها تثير الإلكترونات على طول السلك، وبما أن طول السلك أكبر بعدة مرات من سمكه، فيمكن للإلكترونات أن تتحرك بسهولة و تمتص معظم طاقة الموجة. ستؤدي حركة الإلكترونات إلى ظهور تيار، والتيار سيخلق موجاته الخاصة. ستقوم هذه الموجات بإلغاء موجات الإرسال وتتصرف مثل الموجات المنعكسة. من ناحية أخرى، عندما يكون المجال الكهربائي للموجة عموديًا على الأسلاك، فإنه سيثير الإلكترونات عبر عرض السلك. وبما أن الإلكترونات لن تكون قادرة على التحرك بنشاط بهذه الطريقة، فسوف تنعكس كمية قليلة جدًا من الطاقة.

من المهم أن نلاحظ أنه على الرغم من أن موجات الراديو تحتوي في معظم الرسوم التوضيحية على مجال مغناطيسي واحد ومجال كهربائي واحد فقط، إلا أن هذا لا يعني أنها تتأرجح بشكل صارم في نفس المستوى. في الواقع، يمكن للمرء أن يتخيل أن المجالات الكهربائية والمغناطيسية تتكون من عدة حقول فرعية تتجمع بشكل متجهي. على سبيل المثال، بالنسبة لموجة مستقطبة رأسيًا من حقلين فرعيين، تكون نتيجة إضافة متجهاتها رأسية. عندما يكون هناك حقلان فرعيان في الطور، فإن المجال الكهربائي الناتج سيكون دائمًا ثابتًا في نفس المستوى. لكن إذا كان أحد الحقول الفرعية أبطأ من الآخر، فسيبدأ الحقل الناتج بالدوران حول الاتجاه الذي تتحرك فيه الموجة (وهذا ما يسمى غالبًا بالاستقطاب الإهليلجي). إذا كان أحد الحقول الفرعية أبطأ من الحقول الأخرى بمقدار ربع الطول الموجي بالضبط (يختلف الطور بمقدار 90 درجة)، فسنحصل على الاستقطاب الدائري:

لتحويل الاستقطاب الخطي للموجة إلى استقطاب دائري وبالعكس، من الضروري إبطاء أحد الحقول الفرعية بالنسبة للآخرين بمقدار ربع طول الموجة بالضبط. لهذا الغرض، غالبا ما يتم استخدام صريف (لوحة الطور ربع الموجة) من الأسلاك المتوازية مع مسافة بينهما 1/4 الطول الموجي، وتقع بزاوية 45 درجة إلى الأفقي.
بالنسبة للموجة التي تمر عبر الجهاز، يتحول الاستقطاب الخطي إلى دائري، والدائري إلى خطي.

يتكون هوائي Cassegrain ذو لوحة الطور المسطحة التي تعمل على هذا المبدأ من عاكسين متساويين في الحجم. يعكس الجهاز المساعد الموجات المستقطبة أفقياً فقط وينقل الموجات المستقطبة رأسياً. الرئيسي يعكس كل الموجات. توجد لوحة العاكس المساعدة أمام اللوحة الرئيسية. ويتكون من جزأين - صفيحة ذات شقوق تمتد بزاوية 45 درجة، وصفيحة ذات شقوق أفقية يقل عرضها عن 1/4 طول موجي.

لنفترض أن التغذية تنقل موجة ذات استقطاب دائري عكس اتجاه عقارب الساعة. تمر الموجة عبر لوحة ربع الموجة وتصبح موجة مستقطبة أفقيًا. ينعكس من الأسلاك الأفقية. يمر عبر لوحة ربع الموجة مرة أخرى، على الجانب الآخر، وبالنسبة لها فإن أسلاك اللوحة موجهة بالفعل كصورة معكوسة، أي كما لو كانت تدور بمقدار 90 درجة. يتم عكس التغيير السابق في الاستقطاب، بحيث تصبح الموجة مرة أخرى مستقطبة دائريًا عكس اتجاه عقارب الساعة وتعود إلى العاكس الرئيسي. يغير العاكس استقطابه من عكس اتجاه عقارب الساعة إلى اتجاه عقارب الساعة. ويمر عبر الشقوق الأفقية للعاكس المساعد دون مقاومة ويتحرك في اتجاه الأهداف، مستقطباً رأسياً. وفي وضع الاستلام، يحدث العكس.

هوائي فتحة

على الرغم من أن الهوائيات الموصوفة تتمتع بكسب مرتفع إلى حد ما بالنسبة إلى حجم الفتحة، إلا أنها جميعها لها عيوب مشتركة: قابلية عالية للفص الجانبي (قابلية التعرض للانعكاسات المزعجة من سطح الأرض وحساسية للأهداف ذات منطقة تشتت فعالة منخفضة)، وانخفاض الكفاءة بسبب حجب الشعاع (الرادارات الصغيرة، التي يمكن استخدامها على الطائرات، لديها مشكلة في الحجب؛ أما الرادارات الكبيرة، حيث تكون مشكلة الحجب أقل، فلا يمكن استخدامها في الجو). ونتيجة لذلك، تم اختراع تصميم هوائي جديد - هوائي ذو فتحة. ويتم تصنيعها على شكل سطح معدني، عادة ما يكون مسطحا، يتم قطع فيه ثقوب أو فتحات. عندما يتم تشعيعها بالتردد المطلوب، تنبعث الموجات الكهرومغناطيسية من كل فتحة - أي أن الفتحات تعمل كهوائيات فردية وتشكل مصفوفة. وبما أن الشعاع القادم من كل فتحة ضعيف، فإن فصوصها الجانبية صغيرة جدًا أيضًا. تتميز الهوائيات ذات الفتحات بكسب عالي وفصوص جانبية صغيرة ووزن منخفض. قد لا تحتوي على أجزاء بارزة، والتي تكون في بعض الحالات ميزتها المهمة (على سبيل المثال، عند تثبيتها على الطائرات).

نمط الاتجاه

هوائي الصفيف السلبي المرحلي (PFAR)

رادار مع MIG-31

منذ الأيام الأولى لتطوير الرادار، واجه المطورون مشكلة واحدة: التوازن بين الدقة والمدى ووقت المسح للرادار. وينشأ ذلك لأن الرادارات ذات عرض الحزمة الأضيق تزيد من الدقة (زيادة الاستبانة) والمدى بنفس القدرة (تركيز القدرة). ولكن كلما كان عرض الشعاع أصغر، كلما قام الرادار بمسح مجال الرؤية بأكمله لفترة أطول. علاوة على ذلك، سيتطلب الرادار عالي الكسب هوائيات أكبر، وهو أمر غير مناسب للمسح السريع. ولتحقيق الدقة العملية عند الترددات المنخفضة، سيتطلب الرادار هوائيات ضخمة جدًا بحيث يصعب تدويرها ميكانيكيًا. لحل هذه المشكلة، تم إنشاء هوائي مصفوفة طورية سلبية. وهو لا يعتمد على الميكانيكا، بل على تداخل الموجات للتحكم في الشعاع. إذا تذبذبت موجتان أو أكثر من نفس النوع واجتمعتا عند نقطة واحدة في الفضاء، فإن السعة الإجمالية للموجات تتراكم بنفس الطريقة التي تتراكم بها الأمواج على الماء. واعتمادًا على أطوار هذه الموجات، يمكن أن يؤدي التداخل إلى تقويتها أو إضعافها.

يمكن تشكيل الحزمة والتحكم فيها إلكترونيًا عن طريق التحكم في اختلاف الطور لمجموعة من عناصر الإرسال - وبالتالي التحكم في مكان حدوث تداخل التضخيم أو التوهين. ويترتب على ذلك أن رادار الطائرة يجب أن يحتوي على عنصري إرسال على الأقل للتحكم في الشعاع من جانب إلى آخر.

عادة، يتكون رادار PFAR من تغذية واحدة، وLNA واحد (مضخم منخفض الضوضاء)، وموزع طاقة واحد، و1000-2000 عنصر إرسال وعدد متساو من محولات الطور.

يمكن أن تكون عناصر الإرسال هوائيات متناحية أو هوائيات اتجاهية. بعض الأنواع النموذجية لعناصر النقل:

في الأجيال الأولى من الطائرات المقاتلة، تم استخدام هوائيات التصحيح (الهوائيات الشريطية) في أغلب الأحيان لأنها كانت الأسهل في التطوير.

تستخدم مصفوفات الطور النشط الحديثة بواعث الأخدود نظرًا لقدرات النطاق العريض والكسب المحسن:

وبغض النظر عن نوع الهوائي المستخدم، فإن زيادة عدد العناصر المشعة تعمل على تحسين خصائص اتجاهية الرادار.

وكما نعلم، بالنسبة لنفس تردد الرادار، فإن زيادة الفتحة تؤدي إلى انخفاض عرض الحزمة، مما يزيد من المدى والدقة. لكن بالنسبة للمصفوفات الطورية، لا يستحق الأمر زيادة المسافة بين العناصر الباعثة في محاولة لزيادة الفتحة وتقليل تكلفة الرادار. لأنه إذا كانت المسافة بين العناصر أكبر من تردد التشغيل، فقد تظهر فصوص جانبية، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في أداء الرادار.

الجزء الأكثر أهمية والأكثر تكلفة في PFAR هو مبدلات الطور. بدونها، من المستحيل التحكم في مرحلة الإشارة واتجاه الشعاع.

أنها تأتي في أنواع مختلفة، ولكن عموما يمكن تقسيمها إلى أربعة أنواع.

مبدلات الطور مع تأخير زمني

أبسط نوع من مبدلات الطور. يستغرق الأمر وقتًا حتى تنتقل الإشارة عبر خط النقل. ويعتمد هذا التأخير، الذي يساوي تحول طور الإشارة، على طول خط النقل، وتردد الإشارة، وسرعة طور الإشارة في مادة الإرسال. عن طريق تحويل الإشارة بين خطين أو أكثر من خطوط النقل بطول معين، يمكن التحكم في تحول الطور. عناصر التبديل هي المرحلات الميكانيكية، الثنائيات الدبوسية، الترانزستورات ذات التأثير الميداني أو الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة. غالبًا ما يتم استخدام الثنائيات الدبوسية بسبب سرعتها العالية، وفقدها المنخفض، ودوائرها المتحيزة البسيطة التي توفر تغيرات في المقاومة من 10 كيلو أوم إلى 1 أوم.

التأخير، ثانية = تحول الطور ° / (360 * التردد، هرتز)

ومن عيوبها أن خطأ الطور يزداد مع زيادة التردد ويزداد الحجم مع انخفاض التردد. كما أن تغير الطور يختلف باختلاف التردد، لذلك لا ينطبق على الترددات المنخفضة والعالية جدًا.

عاكس / مرحلة التربيع شيفتر

عادةً ما يكون هذا جهاز اقتران تربيعي يقوم بتقسيم إشارة الإدخال إلى إشارتين بزاوية 90 درجة خارج الطور، والتي تنعكس بعد ذلك. ثم يتم دمجها في المرحلة عند الإخراج. تعمل هذه الدائرة لأن انعكاسات الإشارة من الخطوط الموصلة يمكن أن تكون خارج الطور بالنسبة للإشارة الساقطة. يختلف إزاحة الطور من 0 درجة (دائرة مفتوحة، سعة متغيرة صفر) إلى -180 درجة (دائرة قصر، سعة متغيرة لا نهائية). تتمتع مبدلات الطور هذه بمجموعة واسعة من العمليات. ومع ذلك، فإن القيود المادية للمتغيرات تعني أنه من الناحية العملية، يمكن أن يصل تحول الطور إلى 160 درجة فقط. ولكن من أجل تحول أكبر، من الممكن الجمع بين العديد من هذه السلاسل.

المغير معدل الذكاء

تمامًا مثل ناقل الطور العاكس، يتم هنا تقسيم الإشارة إلى مخرجين مع إزاحة طور بمقدار 90 درجة. تسمى مرحلة الإدخال غير المتحيزة بالقناة I، ويسمى التربيع ذو الإزاحة 90 درجة بالقناة Q. يتم بعد ذلك تمرير كل إشارة عبر مُعدِّل ثنائي الطور قادر على تغيير طور الإشارة. يتم إزاحة طور كل إشارة بمقدار 0 درجة أو 180 درجة، مما يسمح باختيار أي زوج من المتجهات التربيعية. ثم يتم إعادة دمج الإشارتين. وبما أنه يمكن التحكم في توهين كلتا الإشارتين، فلا يتم التحكم في الطور فحسب، بل أيضًا في سعة إشارة الخرج.

ناقل الطور على مرشحات التمرير العالية/المنخفضة

تم تصنيعه لحل مشكلة عدم قدرة مبدلات طور التأخير الزمني على العمل على نطاق ترددي كبير. إنه يعمل عن طريق تبديل مسار الإشارة بين مرشحات التمرير العالي والمنخفض. يشبه مبدل الطور ذو التأخير الزمني، ولكنه يستخدم المرشحات بدلاً من خطوط النقل. يتكون مرشح التمرير العالي من سلسلة من المحاثات والمكثفات التي توفر تقدم الطور. يوفر مبدل الطور هذا تحولًا ثابتًا في الطور في نطاق تردد التشغيل. كما أنها أصغر حجمًا بكثير من مبدلات الطور المذكورة سابقًا، ولهذا السبب يتم استخدامها غالبًا في تطبيقات الرادار.

لتلخيص ذلك، مقارنة بالهوائي العاكس التقليدي، ستكون المزايا الرئيسية لـ PFAR هي: سرعة مسح عالية (زيادة عدد الأهداف المتعقبة، وتقليل احتمالية اكتشاف المحطة لتحذير إشعاعي)، وتحسين الوقت المستغرق على الهدف، مكاسب عالية وفصوص جانبية صغيرة (يصعب التشويش والكشف)، وتسلسل المسح العشوائي (يصعب التشويش)، والقدرة على استخدام تقنيات التعديل والكشف الخاصة لاستخراج الإشارة من الضوضاء. تتمثل العيوب الرئيسية في التكلفة العالية، وعدم القدرة على إجراء مسح بعرض أكبر من 60 درجة (مجال رؤية صفيف الطور الثابت هو 120 درجة، ويمكن للرادار الميكانيكي توسيعه إلى 360 درجة).

هوائي صفيف مرحلي نشط

في الخارج، يصعب التمييز بين AFAR (AESA) وPFAR (PESA)، لكنهما مختلفان جذريًا في الداخل. يستخدم PFAR واحدًا أو اثنين من مكبرات الصوت عالية الطاقة لنقل إشارة واحدة، والتي يتم تقسيمها بعد ذلك إلى آلاف المسارات لآلاف من مبدلات الطور والعناصر. يتكون رادار AFAR من آلاف وحدات الاستقبال/الإرسال. وبما أن أجهزة الإرسال موجودة مباشرة في العناصر نفسها، فلا تحتوي على جهاز استقبال وجهاز إرسال منفصلين. تظهر الاختلافات في الهندسة المعمارية في الصورة.

في AFAR، يتم تقليل حجم معظم المكونات، مثل مضخم الإشارة الضعيف، ومضخم الطاقة العالي، ووحدة الإرسال على الوجهين، ومبدل الطور، ويتم تجميعها في مبيت واحد يسمى وحدة الإرسال/الاستقبال. كل وحدة عبارة عن رادار صغير. هندستها المعمارية هي كما يلي:

على الرغم من أن AESA وPESA يستخدمان التداخل الموجي لتشكيل الشعاع وانحرافه، إلا أن التصميم الفريد لـ AESA يوفر العديد من المزايا مقارنة بـ PFAR. على سبيل المثال، يوجد مضخم إشارة صغير بالقرب من جهاز الاستقبال، قبل المكونات التي يتم فقدان جزء من الإشارة فيها، لذلك فهو يتمتع بنسبة إشارة إلى ضوضاء أفضل من PFAR.

علاوة على ذلك، مع قدرات الكشف المتساوية، يتمتع AFAR بدورة عمل أقل وقوة ذروة. وأيضًا، نظرًا لأن وحدات APAA الفردية لا تعتمد على مضخم صوت واحد، فيمكنها إرسال إشارات بترددات مختلفة في وقت واحد. ونتيجة لذلك، يمكن AFAR إنشاء عدة حزم منفصلة، ​​وتقسيم المصفوفة إلى مصفوفات فرعية. توفر القدرة على العمل على ترددات متعددة تعدد المهام والقدرة على نشر أنظمة التشويش الإلكترونية في أي مكان فيما يتعلق بالرادار. لكن تكوين عدد كبير جدًا من الحزم المتزامنة يقلل من نطاق الرادار.

العيبان الرئيسيان لـ AFAR هما التكلفة العالية ومجال الرؤية المحدود إلى 60 درجة.

هوائيات هجينة ذات صفيف مرحلي إلكتروني ميكانيكي

يتم دمج سرعة المسح العالية جدًا للمصفوفة المرحلية مع مجال رؤية محدود. ولحل هذه المشكلة، تضع الرادارات الحديثة مصفوفات مرحلية على قرص متحرك، مما يزيد من مجال الرؤية. لا تخلط بين مجال الرؤية وعرض الشعاع. يشير عرض الشعاع إلى شعاع الرادار، ويشير مجال الرؤية إلى الحجم الإجمالي للمنطقة التي يتم مسحها. غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى حزم ضيقة لتحسين الدقة والمدى، ولكن مجال الرؤية الضيق ليس ضروريًا عادةً.

العلامات: إضافة العلامات

UDC 621.396.677.71

دوى: 10.14529/ctcr150203

هوائي ذو فتحة أسطوانية

د.س. كليجاش، ف. دومشيف، ن.ن. ريبين ، إن.آي. فويتوفيتش

جامعة ولاية جنوب الأورال، تشيليابينسك

يتم تقديم هوائي أسطواني مشقوق مع جهاز أصلي للمطابقة مع وحدة التغذية. يتكون الهوائي على شكل فتحة طولية على أنبوب معدني بقطر أصغر بكثير من الطول الموجي؛ طول الشق أقل من الطول الموجي في الفضاء الحر. تم العثور على معلمات الهوائي باستخدام الطريقة العددية في صياغة كهروديناميكية صارمة للمشكلة. وفي الوقت نفسه، يتم أخذ تصميم الجهاز المطابق بعين الاعتبار في النموذج الكهروديناميكي للهوائي. تتوافق النتائج النظرية في مدى تردد التشغيل مع النتائج التجريبية التي تم الحصول عليها على النماذج الأولية للهوائي. تتيح الطريقة والجهاز المقترحان في المقالة تنسيق الهوائي مع وحدة التغذية بكل بساطة وسهولة.

الكلمات المفتاحية: الهوائي الفتحي، النطاق المطابق، SWR.

مقدمة

تم اقتراح الهوائي الأسطواني ذو الفتحة لأول مرة في عام 1938 بواسطة آلان د. بلوملين لاستخدامه في البث التلفزيوني في نطاق الموجات القصيرة جدًا مع الاستقطاب الأفقي ونمط الإشعاع الدائري (RP) في المستوى الأفقي. لا تؤدي الهوائيات ذات الفتحات إلى تعطيل الديناميكيات الهوائية للأشياء التي تم تركيبها عليها، والتي حددت فيما بعد استخدامها على نطاق واسع على الغواصات والطائرات والصواريخ وغيرها من الأجسام المتحركة. تُستخدم الهوائيات ذات الفتحات أيضًا على نطاق واسع كهوائيات أرضية.

في هوائي A. D. Blumlein، يتم قطع شق بطول الأنبوب الأسطواني العمودي نصف الموجة. لضبط الهوائي بالاتفاق مع وحدة التغذية، يتم استخدام جهاز تعديل عرض الفتحة، وهو غير مناسب للاستخدام العملي.

أ - هوائي ألفورد أسطواني معروف، يحتوي على أنبوب معدني ذو فتحة طولية متصلة، ودائرة قصر في أحد طرفي الفتحة، وجهاز لإثارة الهوائي في الطرف الآخر من الفتحة. قطر الأنبوب هو 0.12X...0.15X، حيث X هو الطول الموجي في الفضاء الحر. في هذا الهوائي، يتم سد الفجوة عن طريق الأسطح الخارجية والداخلية للأنبوب. يمثل الهوائي، نظرًا لقطر الأنبوب الصغير نسبيًا بالنسبة لطول الموجة، مفاعلة حثية. النتيجة الأخرى لتحويل الفجوة هي زيادة سرعة الطور بالنسبة إلى الطول الموجي في الفضاء الحر؛ كلما كان قطر الأنبوب أكبر كلما كان قطره أصغر. ولذلك، يتم اختيار طول الشق ليكون مساوياً لعدة أطوال موجية في الفضاء الحر.

يُعرف الهوائي ذو الفتحة الأسطواني بإصدار موجات عالية التردد مستقطبة أفقيًا، ويحتوي على أسطوانة موصلة بفتحة طولية، قصيرة الدائرة عند طرفي الأسطوانة، متحمس بواسطة كبل متحد المحور، موصله الخارجي متصل جلفانيًا بالطرفين. الحافة الأولى للفتحة، ويتم توصيل الموصل المركزي جلفانيًا بالحافة الثانية للفتحة.

العيب الشائع لهذه الهوائيات هو أنها لا تحتوي على أجهزة بسيطة بما يكفي للتوافق مع وحدة التغذية. ولهذا السبب، تصبح عملية ضبط الهوائي بالتنسيق مع وحدة التغذية على تردد تشغيل معين أكثر تعقيدًا.

الغرض من العمل هو تطوير هوائي أسطواني ذو فتحة بجهاز بسيط للتوافق مع وحدة التغذية. يجب ألا يتجاوز طول الهوائي طولًا موجيًا واحدًا في المساحة الحرة. يجب أن يكون الجهاز المطابق مناسبًا عند ضبط هوائي ذو فتحة أسطواني من خلال التوافق مع نطاق تردد التشغيل.

ولتحقيق هذا الهدف، تم إجراء تجارب عددية وشاملة.

1. بيان المشكلة

هناك خيار معروف لإثارة هوائي فتحة باستخدام كبل متحد المحور، حيث يتم توصيل الموصل الخارجي للكابل متحد المحور جلفانيًا بحافة واحدة واسعة من الفتحة، ويكون الموصل المركزي متصلًا جلفانيًا بالحافة العريضة المقابلة للفتحة. في منطقة الفجوة، تتم إزالة الغلاف والموصل الخارجي للكابل المحوري، ويتم وضع الموصل المركزي في العازل فوق الفجوة. إذا كان قطر الأنبوب كبيرًا نسبيًا، فإن المطابقة مع الكابل بهذه الطريقة لإثارة الفتحة يتم تحقيقها عن طريق اختيار المسافة I من نقطة الإثارة إلى الحافة الضيقة للفتحة. ومع قطر الأنبوب الصغير نسبياً، فإن هذه الطريقة لا تحقق الهدف المنشود.

هناك خيار آخر معروف لإثارة هوائي ذو فتحة باستخدام قسم مفتوح من خط نقل متحد المحور في النهاية كجهاز مطابق، والذي تبين أنه فعال عندما يتم عمل الفتحة على شريط معدني.

مطلوب دراسة سلوك مطابقة الهوائي مع المغذي للطرق المذكورة لإثارة هوائي أسطواني الفتحة، بشرط أن يكون قطر الأنبوب الذي يتم فيه الفتحة أصغر بكثير من الطول الموجي.

2. طرق حل المشكلة

2.1. الطريقة النظرية

بالنسبة لهوائي فتحة على أسطوانة ذات طول محدود، تم إجراء تجربة عددية بصيغة صارمة باستخدام طريقة الزمكان المباشرة لحل معادلات ماكسويل في شكل متكامل. تحل طريقة الزمن المباشر مشكلة القيمة الكهروديناميكية الحدودية المعممة على الفضاء رباعي الأبعاد. يتم تقليل مشكلة القيمة الحدودية المصاغة لسلسلة متصلة إلى نماذج متغيرة وشبكة إسقاطية. وهذا يأخذ في الاعتبار التصميم الفعلي للمثير وجهاز المطابقة. يتأثر الهيكل الكهروديناميكي بنبضة فيديو قصيرة، مما يثير تقريبًا جميع أنواع التذبذبات الطبيعية الممكنة للجسم قيد الدراسة، مما يجعل التفاعل المرصود يتكشف بمرور الوقت مفيدًا للغاية.

2.2. الطريقة التجريبية

ولإجراء الدراسات التجريبية، تم عمل ثلاثة نماذج لهوائي أسطواني ذو فتحة. علاوة على ذلك، في جميع النماذج الثلاثة كان طول الشق هو نفسه، أي ما يعادل 0.888 من الطول الموجي في الفضاء الحر.

في النموذج الأولي، يتم تحفيز الهوائي بواسطة كبل متحد المحور، حيث يتم توصيل جديلته جلفانيًا بحافة واحدة من الفتحة، ويتم توصيل موصله المركزي جلفانيًا بالحافة الأخرى للفتحة.

في النموذج الأولي الثاني، يتم تحفيز الهوائي بواسطة كبل متحد المحور، حيث يتم توصيل جديلته جلفانيًا بحافة واحدة من الفتحة، ويتم توصيل الموصل المركزي الخاص به بالموصل المركزي لقسم الكابل المطابق الموجود على الحافة الثانية للفتحة. فتحة. يتم توصيل جديلة قسم الكابل المطابق بشكل جلفاني بالحافة الثانية للفتحة.

في التصميم الثالث، يتم تحفيز الهوائي بواسطة كبل متحد المحور، حيث يتم توصيل جديلةه جلفانيًا بحافة واحدة من الفتحة، ويتم توصيل الموصل المركزي الخاص به بالموصل المركزي للقسم المطابق من الكبل، والذي يتم وضعه من خلال أسطوانة مطابقة متصلة جلفانيًا بالحافة الثانية للفتحة. في هذه الحالة، لا يتم توصيل جديلة قسم الكابل المطابق بأي شيء جلفانيًا.

تم إجراء قياسات معلمات هوائي الفتحة الأسطواني وفقًا للمخطط الموضح في الشكل. 1، باستخدام مقياس معامل النقل والانعكاس المعقد OZOR-YUZ وفقًا لتعليمات التشغيل الخاصة به. معايرة الجهاز بمقاييس المعايرة - سرعة الخمول "XX"، ماس كهربائى "Short Circuit"، الحمل المطابق "Load". تم تنفيذها مع ربط معايير المعايرة بكابل القياس من خلال الانتقال E2-113/4.

أرز. 1. مخطط لقياس معلمات هوائي الفتحة الأسطواني

باستخدام جهاز قياس معاملات الإرسال والانعكاس المعقدة -SWR، يتم قياس الأجزاء الحقيقية والتخيلية للمقاومة المعقدة في القسم المقابل لاتصال كابل القياس مع كابل الهوائي، والمحدد أدناه بالقسم T2T2.

تم إجراء القياسات في موقع هوائي لا توجد فيه أجسام عاكسة على مسافة تصل إلى 5 أمتار، وتم تركيب هوائي الفتحة عموديًا مع دعم الجزء السفلي من أسطوانةه على حامل خشبي تم تثبيته على حامل ثلاثي الأرجل للقياس. وكان ارتفاع تركيب هوائي الفتحة (الجزء السفلي من اسطوانته) بالنسبة لسطح موقع الاختبار 1.7 متر على الأقل.

من نظرية خط النقل ذو الطول المحدود (الشكل 2) من المعروف أن إجمالي المقاومة المكافئة

خط النقل Zg

في القسم T2T2،

يتم تطبيقه على مسافة / من الحمل مع المقاومة، ويتم تحديده بالصيغة التالية: 2н + iZвtg (Р/)

Zв + йнЧ (ص/) "

أرز. 2. خط نقل ذو طول محدود

هنا 2b هي الممانعة المميزة لخط النقل؛ ف - معامل المرحلة؛ الزنك - مقاومة الحمل. Zg - المقاومة الداخلية للمولد. / هي المسافة من الحمولة إلى القسم المعني في خط النقل.

في التجارب، يتم لعب دور قطعة كابل بطول / بواسطة كابل الهوائي، ويتم لعب دور قطعة كابل بين القسمين T2T2 و TT بواسطة كابل القياس.

عند القياس وفقًا للرسم البياني في الشكل. 2، يُظهر مقياس معامل النقل المعقد قيم الأجزاء الحقيقية والتخيلية لمقاومة إدخال الهوائي، المحولة إلى مدخل كابل الهوائي، أي 2(/) .

ومن أجل إيجاد المقاومة مباشرة عند دخل الهوائي (دون تأثير تحويل المقاومة بواسطة كابل القياس)، نعبر عنها من الصيغة (1)، على افتراض أننا نعرف 2 (/).

2 (/)-iZ في ^ (ص /)

Zв - iZ (/) ^ (ص/)■

يتم إعادة حساب نتائج القياس الواردة أدناه باستخدام هذه الصيغة.

3. النتائج التي تم الحصول عليها

3.1. خيار إثارة الهوائي مع اتصال كلفاني للموصل المركزي للكابل المحوري مع حافة الفتحة

ولإجراء تجارب واسعة النطاق، تم صنع النموذج الأولي الأول لهوائي ذو فتحة أسطواني (الشكل 3).

يحتوي طراز الهوائي 1 على مبيت 2 بفتحة طولية 3 وكابل متحد المحور 6. يتكون المبيت 2 من قطعة من أنابيب الألومنيوم الأسطوانية بطول 1DA، وقطر خارجي 0D4A، وسمك جدار 0.0044 ^. يبلغ طول الفتحة الطولية 3 مع الحواف الأربعة الأولى والثانية 5 0.888 ^ وعرضها 0.033 ^. يبلغ طول الكابل المحوري 6 RK-50-2-11 640 ملم، وهو نصف الطول الموجي للكابل عند تردد تشغيل 332 ميجا هرتز.

يتم تثبيت الموصل الخارجي للكابل المحوري على الحافة الأولى للفتحة لتكوين اتصال كلفاني مع جسم الهوائي. في منطقة الفتحة، تتم إزالة الغلاف والموصل الخارجي للكابل المحوري؛ يتم توصيل الموصل المركزي جلفانيًا بالحافة الثانية للفتحة.

يتم تثبيت الكابل على سطح الأسطوانة على طول خط مستقيم، مقابل المحور الطولي للفتحة، مع ثنيه باتجاه الشق عند نقطة مقابلة لنقطة إثارة الشق. يوضح الشكل 1 اعتماد الأجزاء الحقيقية والخيالية لمقاومة دخل الهوائي التي تم الحصول عليها عن طريق إعادة حساب النتائج التجريبية باستخدام الصيغة (2). 4 و 5 على التوالي.

أرز. 3. تخطيط هوائي فتحة أسطواني

التجريبية * النظرية

التردد، ميغاهيرتز

تجربة Youkaya الجيوفيزيائية

تكرار. ميغاهيرتز

أرز. 4. اعتماد الجزء الحقيقي من مقاومة إدخال الهوائي على التردد: أ - في نطاق تردد التشغيل؛ ب - في نطاق ترددي واسع

أرز. 5. اعتماد الجزء التخيلي من مقاومة الإدخال على التردد: أ - في نطاق تردد التشغيل؛ ب - في نطاق ترددي واسع

يظهر الشكل اعتماد SWR على التردد عبر نطاق واسع من ترددات الهوائي. 6.

تجربة* *نظرية

300 400 500 600 700 800 900 1000

التردد، ميغاهيرتز

أرز. 6. اعتماد SWR على التردد عبر نطاق ترددي واسع

من خلال فحص الرسوم البيانية الموضحة في الشكل. في الشكل 5، يمكن ملاحظة أن الجزء التخيلي من مقاومة دخل الهوائي في نطاق تردد واسع يأخذ قيمًا موجبة، أي أنه حثي. لذلك، للتعويض عن المكون الاستقرائي لممانعة دخل الهوائي، من الضروري استخدام جهاز مطابقة من النوع السعوي. في النموذج الأولي الثاني، سوف نستخدم كجهاز مطابقة قطعة مفتوحة من خط نقل متحد المحور بطول أقل من ربع الطول الموجي. مقاومة الإدخال لمثل هذا الجزء سعوية. ونتيجة لذلك، فإن جهاز المطابقة هذا يعوض الجزء الاستقرائي من مقاومة دخل هوائي الفتحة الأسطواني.

3.2. خيار إثارة الهوائي باستخدام قسم كابل مطابق

لذلك، في الإصدار الثاني من إثارة الهوائي، يتم استخدام قسم من خط النقل المحوري المفتوح في النهاية، أقل من ربع طول الموجة، كجهاز مطابق (الشكل 7).

كما هو معروف، فإن ممانعة الدخل لقطعة خط النقل المفتوحة في النهاية بطول أقل من ربع الطول الموجي تكون سعوية. نتيجة للتضمين المتسلسل لمثل هذا الجهاز المطابق عند تردد التشغيل، يتم تعويض الجزء الاستقرائي من مقاومة دخل الهوائي.

في النموذج الأولي الثاني لهوائي فتحة أسطواني، يتم استخدام قسم من خط النقل المحوري 7 كجهاز مطابقة، تمامًا كما استخدمه المؤلفون في هوائي فتحة الباب الدوار عريض النطاق بنمط إشعاع دائري مع استقطاب أفقي لمجال الإشعاع. يتم وضع قطعة مطابقة بطول 0.028X، حيث X هو الطول الموجي عند التردد الأوسط لنطاق تردد التشغيل، على الحافة الثانية للفتحة لتكوين اتصال كلفاني بين الموصل الخارجي لقطعة الكابل والأنبوب . يتم توصيل الموصل المركزي لكابل الهوائي بشكل جلفاني بالموصل المركزي لقسم الكابل المطابق. طول كابل الهوائي 640 ملم.

كما هو الحال في التصميم الأول، يتم تثبيت الكابل على سطح الأسطوانة على طول خط مستقيم، مقابل المحور الطولي للشق، مع انحناء نحو الشق بالقرب من نقطة إثارة الشق.

يوضح الرسم البياني لاعتماد الجزء الحقيقي من مقاومة الإدخال على التردد (الشكل 8) أنه في نطاق التردد 330-450 ميجاهرتز، تكون قيمة الجزء الحقيقي تساوي (50 ± 10) أوم. يزداد الجزء التخيلي من مقاومة الإدخال في هذا النطاق من -50 إلى +120 أوم، عند تردد 332 ميجاهرتز، تكون قيمة الجزء التخيلي من مقاومة الإدخال صفر (الشكل 9). في التين. يوضح الشكل 10 اعتماد SWR على التردد عبر نطاق واسع من ترددات الهوائي.

أرز. 7. هوائي ذو فتحة أسطواني

التجربة النظرية

"ز" 1" -1- ط

التجربة النظرية

1 ■ ■ ■ -,- -

تكرار. ميغاهيرتز

التردد، ميغاهيرتز

أرز. 8. اعتماد الجزء الحقيقي من مقاومة دخل الهوائي على التردد: أ - في نطاق تردد التشغيل؛ ب - في نطاق ترددي واسع

Okciicj "Gsors HIMCHT وchesk

التجربة النظرية

التردد، ميغاهيرتز

التردد، ميغاهيرتز

أرز. 9. اعتماد الجزء التخيلي من مقاومة دخل الهوائي على التردد: أ - في نطاق تردد التشغيل؛ ب - في نطاق ترددي واسع

التجربة * النظرية

■ ■ 1 1 ■ « ■ ■

تكرار. ميغاهيرتز

أرز. 10. اعتماد SWR على التردد في نطاق تردد التشغيل

تظهر نتائج دراسة باستخدام الطريقة العددية لاعتماد تردد الرنين للهوائي على طول قسم الكابل المطابق في الشكل. أحد عشر.

عند تردد الرنين، يكون الجزء التخيلي من ممانعة دخل الهوائي صفرًا، بينما يأخذ SWR قيمة دنيا. على النحو التالي من فحص الرسوم البيانية في الشكل. كما هو موضح في الشكل 11، مع زيادة طول قسم الكابل المطابق، ينتقل الحد الأدنى لـ SWR إلى منطقة التردد المنخفض. عندما يتغير طول مقطع الكابل المطابق بمقدار 3 مم، يتغير تردد الرنين بمقدار 3.5 ميجاهرتز، أي عندما يتغير طول مقطع الكابل المطابق بمقدار 1 مم، تتغير النقطة

تردد الرنين حوالي 1.2 ميغاهيرتز. لذلك، عند ضبط الهوائي بدقة على تردد التشغيل، من الضروري تغيير طول قسم الكابل المطابق بكسور المليمتر. إن الحاجة إلى تحديد طول مقطع الكابل المطابق بدقة أجزاء من المليمتر تؤدي إلى تعقيد عملية ضبط الهوائي.

إيك "-Te spsriment هرطقة

التردد، ميغاهيرتز

أرز. 11. اعتماد هوائي SWR على التردد عند أطوال مختلفة للقطعة المطابقة:

أ - 12 ملم؛ ب - 15 ملم؛ ج - 18 ملم؛ ز - 21 ملم

3.3. خيار إثارة الهوائي باستخدام قسم كابل مطابق وأسطوانة مطابقة

من أجل إجراء تعديل أكثر ملاءمة للهوائي بالاتفاق، تم إدخال جهاز إضافي في الهوائي على شكل أسطوانة أنبوبية قصيرة، تسمى فيما يلي الأسطوانة المطابقة (الشكل 12، 13). توجد أسطوانة مطابقة بطول 0.011^ وقطر 0.0044^ على الأنبوب بالقرب من الحافة الثانية لتكوين اتصال كلفاني مع الأنبوب. يتم وضع قسم الكابل المطابق داخل الاسطوانة المطابقة. يتم توصيل الموصل المركزي لكابل الهوائي بشكل جلفاني بالموصل المركزي لقسم الكابل المطابق. في التين. 12 يظهر هذا الاتصال بشكل تقليدي في شكل اتصال ميكانيكي عن طريق لف الموصلات المركزية. في التصميم الحقيقي، يعد قسم الكابل المطابق استمرارًا طبيعيًا للكابل المثير، حيث تمت إزالة الغلاف والموصل الخارجي في منطقة الفتحة. ولضمان مساحة أكبر من التلامس الكلفاني مع الأنبوب، يتم ربط الكابل بالأنبوب باستخدام وصلات ذات فتحة أسطوانية وسطح أسطواني ملاصق للأنبوب.

فكرة تضمين اسطوانة مطابقة في الجهاز المطابق هي كما يلي. يشكل السطح الداخلي للأسطوانة المطابقة والسطح الخارجي للموصل الخارجي لقسم الكابل المطابق مكثفًا أسطوانيًا. (بين ألواح هذا المكثف يوجد الغلاف العازل للكابل المحوري). يتم توصيل هذا المكثف المكون بشكل إضافي على التوالي مع المكثف المكون من قسم الكابل المطابق. كما هو معروف، مكثفان متصلان على التوالي لهما سعة أصغر من السعة الأصغر للمكثفات المتصلة.

يتخلص من يجب اختيار طول الاسطوانة المطابقة بحيث يكون للمكثف الناتج سعة قريبة من السعة المطلوبة للمطابقة. ومن ثم يمكن ضبط الهوائي بالاتفاق عن طريق تغيير سعة كبيرة الحجم. أي أنه كقسم كابل مطابق، يمكنك تحديد قسم كابل طويل نسبيًا وضبطه عن طريق قطعه. اتضح أن الأجزاء المقطوعة من الكابل سيكون لها طول كبير نسبيًا. هذا الظرف يجعل ضبط الهوائي أكثر ملاءمة.

أرز. 12. نموذج هوائي أسطواني ذو فتحة مع أسطوانة مطابقة وقسم كابل مطابق: 1 - الأنبوب؛ 2 - قسم الكابل المطابق؛ 3 - اسطوانة مطابقة.

4 - فتحة؛ 5 - المغذية

أرز. 13. القسم أ-أ من الجهاز المطابق في الشكل. 12: 1 - اسطوانة مطابقة؛ 2 - غمد الكابل. 3 - الموصل الخارجي للكابل المحوري؛ 4 - عازل. 5 - الموصل المركزي للكابل المحوري؛ 6- جدار الأنابيب

طول القطعة المطابقة 32 ملم - "- تجربة - نظري طول القطعة المطابقة 28 ملم - تجربة "- الطول النظري لقطعة المطابقة 26 ملم --- تجريبية - نظري

\ V Y\ V\ y\ V\ \\ u V V و \\ v

\\ V \\ \ \ \ \\ v ك\ V 1 \ L \

\\ \ u \ v y- \ \v \v yU J؟" X/ A V J /U // (/ / / // y

300 310 320 330 340 350 360

التردد، ميغاهيرتز

أرز. 14. اعتماد هوائي SWR على التردد عند أطوال مختلفة للقطعة المطابقة

في التين. يوضح الشكل 14 الاعتمادات المحسوبة لـ SWR على التردد لقيم مختلفة لطول الجزء المطابق بطول ثابت وقطر للأسطوانة المطابقة.

يأخذ النموذج الكهروديناميكي للهوائي في الاعتبار جميع العناصر الهيكلية، بما في ذلك أدوات التوصيل. ومع زيادة طول المقطع المطابق، ينتقل الحد الأدنى من SWR إلى منطقة التردد المنخفض. عندما يتغير طول المقطع المطابق بمقدار 4 مم، يتغير تردد الرنين بمقدار 2 ميجاهرتز، أي عندما يتغير طول المقطع المطابق بمقدار 1 مم، يتغير تردد الرنين بمقدار 0.5 ميجاهرتز. وبالتالي، مع إدخال أسطوانة مطابقة في تصميم الهوائي، يصبح ضبط الهوائي على تردد معين أكثر ملاءمة.

4. مناقشة النتائج

لذلك، قمنا بدراسة هوائي أسطواني مشقوق مصنوع على أنبوب معدني بقطر أصغر بكثير من الطول الموجي. طول الأنبوب أكبر من الطول الموجي، ويكون طول الشق أقل من طول موجي واحد في الفضاء الحر، وبالتالي يتم قصر الشق

من كلا الطرفين.

معاوقة الإدخال لمثل هذا الهوائي، عندما يتم تحفيزها في المركز بواسطة كبل متحد المحور بحيث يكون للموصل الخارجي اتصال كلفاني مع إحدى حواف الفتحة، ويكون للموصل المركزي اتصال كلفاني مع الحافة الأخرى للفتحة، يحتوي على مكون حثي كبير. ونتيجة لذلك، فإن الهوائي غير متوافق بشكل جيد مع وحدة التغذية. من خلال تحويل نقطة الإثارة على طول الحافة العريضة للفتحة، لا يمكن مطابقة الهوائي مع وحدة التغذية.

من خلال توصيل قسم قصير مطابق من الكابل بشكل تسلسلي، من الممكن التعويض عن المكون التفاعلي (الحثي) لممانعة دخل الهوائي عند تردد واحد وبالتالي تحقيق المطابقة المثالية عند تردد تشغيل واحد. ومع ذلك، فإن هذا يكشف عن أهمية أكبر لطول قسم الكابل المطابق.

إن إدخال أسطوانة مطابقة في التصميم يجعل ضبط الهوائي على تردد التشغيل أكثر ملاءمة. تكمن هذه الراحة في حقيقة أنه من أجل تغيير تردد الرنين بمقدار معين، من الضروري تغيير طول الكابل المطابق بمقدار أكبر مقارنة بالمبلغ المطلوب في غيابه.

تتيح الطريقة والجهاز المقترحان إمكانية مطابقة الهوائي مع وحدة التغذية بشكل ملائم، حيث يكون قطر الأنبوب أقل بكثير من الطول الموجي، وطول الفتحة أقل من الطول الموجي.

على النحو التالي من فحص الرسوم البيانية في الشكل. 8-10، 14 في مدى ترددات تشغيل الهوائي (330...334 ميجاهيرتز) يوجد توافق كمي جيد بين النتائج المحسوبة والتجريبية. تتوافق الاعتمادات المحسوبة والتجريبية على تردد الأجزاء الحقيقية والخيالية لمقاومة الإدخال وSWR مع بعضها البعض بدقة رسومية. خارج نطاق التشغيل (في f< 328 МГц и при f >332 ميجا هرتز) هناك فرق ملحوظ في النتائج المحسوبة والتجريبية. يمكن تفسير هذا الاختلاف من خلال حقيقة أن كبل الهوائي في التجارب يتجلى في شكل مرنان تمريري يتكون من قسم من خط النقل، بما يتناسب مع الطول الموجي، ومحمل من أحد طرفيه على مقاومة دخل الهوائي، وعند الطرف الآخر - على المقاومة التي شكلها عدم التجانس في شكل انتقال من نوع واحد من الكابلات إلى نوع آخر من الكابلات عبر موصلات التردد اللاسلكي. يتشكل عدم التجانس المذكور نتيجة لحقيقة أن كل كابل له مقاومة مميزة تختلف عن 50 أوم بمقدار معين. بالإضافة إلى ذلك، موصلات التردد اللاسلكي غير متطابقة تمامًا. يتم إدخال خطأ إضافي في نتائج القياس لأنه عند معايرة جهاز "0bzor-103"، يتم استخدام انتقال إضافي من موصل RTS إلى موصل "الخبرة". تظهر خصائص الرنين لمرنان التمرير في شكل مكون متذبذب على الرسوم البيانية لاعتماد الأجزاء الحقيقية والخيالية لمقاومة دخل الهوائي على التردد. في المنطقة المجاورة لتردد التشغيل، حيث يمكن تحقيق المطابقة المثالية، يتم التخلص من تأثير مرنان التمرير.

خاتمة

وبذلك تم إجراء الدراسات النظرية والتجريبية على ثلاثة خيارات للهوائي الأسطواني ذو الفتحة مع ثلاثة خيارات لأجهزة الإثارة:

بجهاز إثارة معروف (دون استخدام الأجهزة المطابقة)؛

مع جهاز إثارة يستخدم أجهزة لمطابقة الهوائي مع وحدة التغذية على شكل قطعة قصيرة من الكابل مفتوحة في النهاية؛

مع جهاز الإثارة باستخدام جهاز مطابقة أصلي، والذي يتضمن قسمًا مطابقًا من الكابل المحوري وأسطوانة مطابقة.

علاوة على ذلك، في جميع الخيارات الثلاثة، يكون قطر الأنبوب أصغر بكثير من الطول الموجي، ولا يتجاوز طول الهوائي طولًا موجيًا واحدًا في المساحة الحرة. يوفر جهاز المطابقة الأصلي مطابقة وضبطًا بسيطًا ومريحًا لهوائي فتحة أسطواني على تردد التشغيل. النتائج النظرية والتجريبية في نطاق تردد التشغيل متفقة كميًا جيدًا.

تم تنفيذ العمل بدعم مالي من وزارة التعليم والعلوم في الاتحاد الروسي في إطار المشروع المعقد "إنشاء إنتاج عالي التقنية للهوائيات ووحدات الأجهزة لمجمع منارات راديوية مزدوجة التردد بطول متر نظام الهبوط ذو النطاق الترددي بتنسيق ILSIII لفئة منظمة الطيران المدني الدولي لمطارات الطيران المدني، بما في ذلك المطارات ذات المستويات العالية من الغطاء الثلجي والتضاريس الصعبة. "بموجب الاتفاقية رقم 02.G25.31.0046 بين وزارة التعليم والعلوم في الاتحاد الروسي والشركة المساهمة المفتوحة "Chelyabinsk Radio Plant "Polyot" بالتعاون مع المقاول الرئيسي للبحث والتطوير - المؤسسة التعليمية لميزانية الدولة الفيدرالية للتعليم المهني العالي "جامعة ولاية جنوب الأورال" (جامعة الأبحاث الوطنية).

مراجع الادب

1. براءة الاختراع البريطانية رقم 515684. الموصلات الكهربائية ذات التردد العالي.

2. فويتوفيتش إن. آي.، كليجاش دي. إس.، ريبين إن. إن. فتحة الباب الدوار الهوائي. المؤتمر الأوروبي السابع حول الهوائيات والانتشار (EuCAP - 2013)، 8-12 أبريل 2013، غوتنبرغ، السويد، 2013، ص. 1208-1212.

3. ألفورد أ. هوائيات ذات فتحة طويلة. بروك. المؤتمر الوطني للإلكترونيات، شيكاغو، إلينوي، 3-5 أكتوبر 1946، ص 143.

4. كراوس ج.د. الهوائيات - 1988، إصدار TATA McGRAW-HILL، نيودلهي، 1997. 894 ص.

5. فويتوفيتش إن. آي.، كليجاش دي. إس.، ريبين إن. إن. فتحة هوائي Turnstyle. المؤتمر الأوروبي السابع للهوائيات والانتشار (EuCAP) لعام 2013، IEEE Xplore، ص. 1209-1212.

6. ويلاند تي. طريقة تقديرية لحل معادلات ماكسويل للمجالات المكونة من ستة مكونات، الإلكترونيات والاتصالات، (AEU)، 1977، المجلد 31، الصفحات من 116 إلى 120.

7. بيمينوف أ.د. الديناميكا الكهربائية التقنية. م: الإذاعة والاتصال، 2005. ص483.

كليجاش دينيس سيرجيفيتش، دكتوراه. تقنية. العلوم، جامعة ولاية جنوب الأورال، تشيليابينسك؛ [البريد الإلكتروني محمي].

دومشيف فلاديمير أناتوليفيتش، مهندس، جامعة ولاية جنوب الأورال، تشيليابينسك؛ [البريد الإلكتروني محمي].

ريبين نيكولاي نيكولاييفيتش، مهندس، جامعة ولاية جنوب الأورال، تشيليابينسك؛ [البريد الإلكتروني محمي].

فويتوفيتش نيكولاي إيفانوفيتش، دكتور في الهندسة. العلوم، جامعة ولاية جنوب الأورال، تشيليابينسك؛ [البريد الإلكتروني محمي].

دوى: 10.14529/ctcr150203

هوائي اسطواني مشقوق

د.س. كليغاتش، جامعة ولاية جنوب الأورال، تشيليابينسك، الاتحاد الروسي، [البريد الإلكتروني محمي]، ف.أ. دومشيف، جامعة ولاية جنوب الأورال، تشيليابينسك، الاتحاد الروسي، فلاديمير. [البريد الإلكتروني محمي],

ن.ن. ريبين، جامعة ولاية جنوب الأورال، تشيليابينسك، الاتحاد الروسي، [البريد الإلكتروني محمي],

إن آي. فويتوفيتش، جامعة ولاية جنوب الأورال، تشيليابينسك، الاتحاد الروسي، [البريد الإلكتروني محمي]

يتم عرض هوائي أسطواني مشقوق مع جهاز المطابقة الأصلي في الورقة. يتم صنع هوائي اسطواني مشقوق على شكل فتحة طولية ترتكز على أنبوب معدني قطره أصغر بكثير من طول الموجة. طول الفتحة أصغر بكثير من طول الموجة

مساحة فارغة. تم العثور على معلمات الهوائي بالطريقة العددية في الصياغة الكهروديناميكية الصارمة للمشكلة. ولهذا الغرض، يتم أخذ تصميم جهاز المطابقة بعين الاعتبار في النموذج الكهروديناميكي للهوائي. النتائج النظرية التي تم التوصل إليها في عرض النطاق الترددي للهوائي المدروس أظهرت تطابقا كميا جيدا مع النتائج التجريبية. تتميز الطريقة وجهاز المطابقة الأصلي المقترح في الورقة ببساطة مطابقة الهوائي مع وحدة التغذية.

الكلمات المفتاحية: فتحة الهوائي، النمط، عرض النطاق الترددي، VSWR.

الوصف الببليوغرافي لهذه المادة

إشارة إلى المادة

هوائي فتحة أسطواني / D.S. كليجاش،

بكالوريوس. دومشيف، ن.ن. ريبين ، إن.آي. فويتوفيتش // نشرة جامعة جنوب الأورال الحكومية. سلسلة "تقنيات الكمبيوتر والتحكم والإلكترونيات الراديوية". - 2015. - ت 15، رقم 2. -

ص 21-31. دوى: 10.14529/ctcr150203

كليجاتش دي إس، دومشيف في إيه، ريبين إن إن، فويتوفيتش إن آي. هوائي اسطوانة مشقوق. نشرة جامعة ولاية جنوب الأورال. سر. تقنيات الكمبيوتر، التحكم الآلي، إلكترونيات الراديو، 2015، المجلد. 15، لا. 2، ص. 21-31. (باللغة الروسية) DOI: 10.14529/ctcr150203

تم نشر التفاصيل بتاريخ 18/11/2019

القراء الأعزاء! من 18 نوفمبر 2019 إلى 17 ديسمبر 2019، تم تزويد جامعتنا بوصول مجاني للاختبار إلى مجموعة فريدة جديدة في Lan EBS: "الشؤون العسكرية".
الميزة الرئيسية لهذه المجموعة هي المواد التعليمية من العديد من الناشرين، والتي تم اختيارها خصيصًا حول موضوعات عسكرية. تتضمن المجموعة كتبا من دور النشر مثل: "Lan"، "Infra-Engineering"، "المعرفة الجديدة"، جامعة العدل الحكومية الروسية، MSTU. N. E. بومان، وبعض الآخرين.

اختبار الوصول إلى نظام المكتبة الإلكترونية IPRbooks

تم نشر التفاصيل بتاريخ 11/11/2019

القراء الأعزاء! في الفترة من 8 نوفمبر 2019 إلى 31 ديسمبر 2019، تم تزويد جامعتنا بوصول مجاني للاختبار إلى أكبر قاعدة بيانات روسية للنصوص الكاملة - نظام المكتبة الإلكترونية IPR BOOKS. تحتوي EBS IPR BOOKS على أكثر من 130.000 منشور، منها أكثر من 50.000 منشور تعليمي وعلمي فريد. على المنصة، يمكنك الوصول إلى الكتب الحالية التي لا يمكن العثور عليها في المجال العام على الإنترنت.

يمكن الوصول إليها من جميع أجهزة الكمبيوتر في شبكة الجامعة.

"الخرائط والرسوم البيانية في مجموعات المكتبة الرئاسية"

تم نشر التفاصيل في 06.11.2019

القراء الأعزاء! في 13 نوفمبر الساعة 10:00 صباحًا، تدعو مكتبة LETI، في إطار اتفاقية تعاون مع مكتبة B.N. Yeltsin الرئاسية، موظفي وطلاب الجامعة للمشاركة في الندوة عبر الإنترنت "الخرائط والرسوم البيانية في مجموعات الجامعة" المكتبة الرئاسية." سيتم عقد الحدث على شكل بث مباشر في غرفة القراءة بقسم الأدب الاجتماعي والاقتصادي بمكتبة LETI (غرفة المبنى رقم 5512).

يتعلق الاختراع بأجهزة تغذية الهوائي، أي هوائيات الموجات الراديوية فائقة القصر وهوائيات الموجات الدقيقة لإصدار موجات مستقطبة أفقيًا بنمط إشعاع دائري في المستوى الأفقي. النتيجة الفنية التي تم تحقيقها من تنفيذ الاختراع المقترح هي توسيع نطاق تردد التشغيل للهوائي الأسطواني ذو الفتحة، مما يوفر للهوائي أجهزة للمطابقة مع وحدة التغذية، والتي ليست مهمة بالنسبة للحجم عند ضبط الهوائي على التشغيل تردد الرنين. يحتوي الهوائي الأسطواني ذو الفتحة على جسم أسطواني موصل بفتحة طولية ذات حافتين أولى وثانية ووحدة تغذية، ويحتوي بالإضافة إلى ذلك على مشبك موصل أول، ومشبك موصل ثانٍ وقسم كبل مطابق، حيث يوجد المشبك الأول لتكوين اتصال كلفاني على الحافة الأولى للفتحة، يتم وضع المشبك الثاني من خلال تشكيل اتصال كلفاني على الحافة الثانية للفتحة، ويتم وضع وحدة التغذية على سطح الأسطوانة على طول خط مستقيم مقابل المحور الطولي للفتحة ، مع انحناء بالقرب من نقطة إثارة الفتحة، يتم وضعها من خلال المشبك الأول مع الموصل الخارجي للمغذي الذي يشكل اتصالًا كلفانيًا مع المشبك الأول، ويتم وضع قسم مطابق من الكابل من خلال المشبك الثاني، يتم توصيل الموصل المركزي لوحدة التغذية جلفانيًا بالموصل المركزي لقسم الكابل المطابق. 1 الراتب و-لي، 6 مرضى.

رسومات لبراءة الاختراع RF 2574172

مجال التكنولوجيا الذي يتعلق به الاختراع

يتعلق الاختراع بأجهزة تغذية الهوائي، أي هوائيات الموجات الراديوية فائقة القصر وهوائيات الموجات الدقيقة لإصدار موجات مستقطبة أفقيًا بنمط إشعاع دائري في المستوى الأفقي.

مثال رائع من الفن

تم اقتراح هوائي الفتحة لأول مرة في عام 1938 بواسطة Alan D. Blumlein لاستخدامه في البث التلفزيوني في نطاق الموجات القصيرة جدًا مع الاستقطاب الأفقي ونمط الإشعاع الدائري (RP) في المستوى الأفقي [براءة الاختراع البريطانية رقم 515684. الموصلات الكهربائية ذات التردد العالي. آلان بلوملين، نشر. 1938. براءة الاختراع الأمريكية رقم 2,238,770 موصل كهربائي أو مشعاع عالي التردد]. الهوائي عبارة عن أنبوب ذو فتحة طولية. إن بساطة التصميم وغياب الجزء البارز فوق السطح الذي يتم فيه قطع الفتحة، جذبت انتباه المتخصصين في تصميم أنظمة الراديو للغواصات. لا تؤدي الهوائيات ذات الفتحات إلى تعطيل الديناميكيات الهوائية للأشياء التي تم تركيبها عليها، الأمر الذي حدد استخدامها على نطاق واسع على الطائرات والصواريخ والأجسام المتحركة الأخرى. تُستخدم هذه الهوائيات ذات الفتحات المقطوعة في جدران أدلة الموجات ذات الأشكال المستطيلة أو الدائرية أو غيرها من الأشكال المستعرضة على نطاق واسع كهوائيات محمولة جواً وأرضية لأنظمة الملاحة الرادارية والراديو.

لذلك، فإن أول هوائي أسطواني مشقوق A.D. معروف. بلوملين لإصدار موجات مستقطبة أفقيا ذات ترددات عالية، تحتوي على أسطوانة موصلة ذات شق طولي، أجهزة لإثارة الشق في أحد طرفي الأسطوانة ودائرة قصر في الطرف الآخر من الأسطوانة، جهاز لضبط عرض الشق شق. يبلغ طول الأسطوانة الموصلة نصف الطول الموجي في الفضاء الحر.

عيوب الهوائي ذو الفتحة الأولى المعروفة هي:

لا يحتوي الهوائي على أجهزة لضبط الهوائي على تردد الرنين،

يبلغ طول الهوائي نصف الطول الموجي في الفضاء الحر، مما يجعل من الصعب الحصول على أداء مقبول للهوائي من حيث خصائص الاتجاه ومطابقة الهوائي للتغذية.

هوائي أسطواني ثانٍ ذو فتحة طولية معروف بإصدار موجات عالية التردد مستقطبة أفقياً، يحتوي على أسطوانة موصلة ذات فتحة طولية ومغذي ودائرة قصر في أحد طرفي الفتحة وأجهزة لإثارة الهوائي في الطرف الآخر من الفتحة ، وقالت الاسطوانة يبلغ قطرها ما بين 0.151 و 0.121، حيث 1- الطول الموجي في الفضاء الحر عند تردد التشغيل. يبلغ طول الأسطوانة المذكورة ما يقرب من تسعة أعشار ربع طول الموجة الدائمة المثبتة على طول خط الفتحة على الأسطوانة (الطول الموجي في خط الفتحة على الأسطوانة أكبر بعدة مرات من الطول الموجي في الفضاء الحر) .

عندما تكون الأسطوانة موجهة عموديًا، يكون للهوائي نمط إشعاع دائري تقريبًا مع استقطاب أفقي لمجال الإشعاع وله معامل اتجاهية مرتفع (DA). الهوائي مدمج وسهل التركيب على أسطح المباني الشاهقة، وتمنع خطوط سطحه الناعمة تراكم الثلوج الرطبة وتكوين الجليد. نظرًا لشكله الأسطواني الدائري، يتمتع الهوائي بحمل رياح منخفض نسبيًا.

ويتغلب الهوائي الثاني المعروف على عيوب الهوائي الأول المعروف نظرا لحجمه الذي يبلغ نصف طول موجي في الفضاء الحر. تم استخدام هوائي أندرو ألفورد متعدد الاتجاهات، الذي تم إنشاؤه في عام 1946 وتم تثبيته على ناطحة سحاب كرايسلر في نيويورك، في البث التلفزيوني الملون الأول.

ومع ذلك، فإن الهوائي الأسطواني ذو الفتحة الثانية المعروف له العيوب التالية:

يمتلك الهوائي حجمًا طوليًا كبيرًا من حيث الأطوال الموجية في الفضاء الحر، مما يجعل من الصعب استخدامه كعنصر مشع لمصفوفة هوائي تشكل نمط إشعاع من نوع خاص في مستوى المتجه H؛

لا يحتوي الهوائي على أجهزة لمطابقته مع وحدة التغذية.

يُعرف الهوائي الأسطواني ذو الفتحة الثالثة بإصدار موجات مستقطبة أفقيًا ذات ترددات عالية، يحتوي على أسطوانة موصلة بفتحة طولية، قصيرة الدائرة عند طرفي الأسطوانة، متحمس بواسطة كبل متحد المحور، الموصل الخارجي له متصل جلفانيًا الحافة الأولى للفتحة، والموصل المركزي متصل جلفانيًا بالحافة الثانية للفتحة.

الهوائي الأسطواني ذو الفتحة الثالثة المعروف له عيوب:

بسبب الإثارة غير المتماثلة للهوائي، يتم إثارة موجة تنتشر في الخط الذي يتكون من الموصل الخارجي للكابل المحوري والأسطوانة، ونتيجة لذلك يتم ملاحظة إشعاع ملحوظ للكابل (تأثير تغذية الهوائي)، تعتمد الخصائص بشكل كبير على العوامل التشغيلية الخارجية؛

لا توجد أجهزة لمطابقة الهوائي مع وحدة التغذية (لضبط الهوائي على الرنين عند تردد التشغيل)،

يحتوي الهوائي الأسطواني ذو الفتحة الثالثة المعروفة على نطاق ضيق من ترددات التشغيل، لا يتجاوز 1٪ عند مستوى SWR في خط الطاقة.

يعتبر الهوائي الأسطواني ذو الفتحة الثالثة المعروف، والذي يتم تغذيته بواسطة كبل متحد المحور، من حيث ميزاته الأساسية، الأقرب إلى الاختراع الحالي. تم اختيار هذا الهوائي من قبل المؤلفين كنموذج أولي.

الكشف عن الاختراع

الهدف الفني للاختراع الحالي هو توسيع نطاق تردد التشغيل لهوائي أسطواني مشقوق، مما يوفر للهوائي أجهزة للمطابقة مع وحدة التغذية، والتي ليست ذات أهمية كبيرة للحجم عند ضبط الهوائي على تردد التشغيل (الرنين).

يتم تحقيق هذه المهمة من خلال حقيقة أن هوائي أسطواني مشقوق يحتوي على مبيت أسطواني موصل (يشار إليه فيما يلي باسم المبيت) مع فتحة طولية ذات الحافتين الأولى والثانية ووحدة تغذية، بالإضافة إلى ذلك يحتوي على مشبك توصيل أول، ومشبك توصيل ثانٍ ( يشار إليه فيما يلي باسم المشبك الأول، والمشبك الثاني) وقطعة كابل مطابقة، مع وجود المشبك الأول لتشكيل جهة اتصال كلفانية على الحافة الأولى للفتحة، والمشبك الثاني الموجود لتشكيل جهة اتصال كلفانية على الثانية حافة الفتحة ، يتم وضع وحدة التغذية على سطح الأسطوانة على طول خط مستقيم مقابل المحور الطولي للفتحة تمامًا ، مع ثني بالقرب من فتحة نقطة الإثارة ، يتم وضعها من خلال المشبك الأول بتشكيل الاتصال الجلفاني بواسطة الموصل الخارجي لوحدة التغذية مع المشبك الأول، يتم وضع قسم الكابل المطابق من خلال المشبك الثاني، ويتم توصيل الموصل المركزي للمغذي جلفانيًا بالموصل المركزي لقسم الكابل المطابق.

إن إدخال مشبك موصل أول، ومشبك موصل ثانٍ وقسم مطابق من الكابل في الهوائي، وموضعهما النسبي واتصالهما في الهوائي كما هو موضح أعلاه يحل المشكلات التالية:

إنشاء هوائي يوفر، بفضل نظام الطاقة المتماثل، مخطط إشعاع متماثل في مستوى المتجه H، دون تشعب المخطط ودون انحراف الحد الأقصى لمخطط الإشعاع عن المستوى المتعامد مع محور الأسطوانة؛

إنشاء هوائي يوفر نمط إشعاع دائري في المستوى المتجه نظرًا لأن قطر الأسطوانة أصغر بكثير من الطول الموجي؛

إنشاء هوائي يوفر خصائص إشعاعية مستقرة عند استخدام كل من الشقوق الضيقة ذات ممانعة موجة منخفضة والشقوق الواسعة ذات ممانعة موجة عالية؛

إنشاء هوائي يوفر تعويضًا للمكون التفاعلي لمقاومة إدخال الهوائي في نطاق تردد واسع؛

إنشاء هوائي تختلف مقاومته للإشعاع ضمن نطاق صغير عبر نطاق ترددي واسع؛

إنشاء هوائي يوفر SWR منخفضًا في خط الطاقة عن طريق مطابقة مقاومة دخل الهوائي مع المعاوقة المميزة لوحدة التغذية عبر نطاق تردد واسع؛

تقليل مستوى الطاقة العائد إلى جهاز الإرسال عندما يقوم الهوائي بالإرسال عن طريق مطابقة الهوائي مع وحدة التغذية؛

تقليل مستوى تشويه طيف الإشارة المرسلة (المستقبلة) بواسطة الهوائي بسبب خاصية طور السعة الموحدة للهوائي في نطاق التردد؛

زيادة مقاومة الهوائي لانهيار التردد العالي عن طريق تقليل شدة المجال في موصل التردد الراديوي بسبب انخفاض SWR في خط الطاقة عندما يعمل الهوائي في وضع الإرسال؛

تزويد الهوائي بجهاز مطابق عن طريق تغيير مفاعلة الجهاز المطابق وبالتالي توسيع نطاق تردد تشغيل الهوائي؛

توفير طريقة بسيطة لضبط الهوائي بالتنسيق مع وحدة التغذية في نطاق الترددات؛

ضمان أقصى قدر من نقل الطاقة عن طريق مطابقة المعاوقة المميزة لوحدة التغذية؛

زيادة مستوى الطاقة المحتمل في وحدة التغذية المحددة مسبقًا عن طريق تقليل SWR فيه؛

تقليل الخسائر في وحدة التغذية، ونتيجة لذلك، تقليل تسخين وحدة التغذية عند نقل الطاقة من خلالها؛

تقليل انبعاث (استقبال) الموجات الكهرومغناطيسية بواسطة وحدة التغذية (الجانب الخارجي للموصل الخارجي للكابل المحوري)؛

إنشاء هوائي فتحة يمكن استخدامه كهوائي مستقل، بالإضافة إلى كونه عنصرًا في مصفوفة الهوائي؛

قم بإنشاء هوائي مناسب للتركيب على أنبوب أو حزام برج شبكي.

الهوائي مدمج، فعندما تكون الأسطوانة موجهة عموديًا، فإنها تبعث موجات مستقطبة أفقيًا. يمكن أن يكون بمثابة عنصر مشع لصفيف الهوائي. يمكن تركيب مجموعة هوائيات بواعث الفتحات مباشرة على سطح الأرض وعلى أسطح المباني الشاهقة. تمنع الخطوط الناعمة لسطح الهوائي تراكم الثلوج الرطبة والجليد عليه. نظرًا لشكله الأسطواني الدائري، يتمتع الهوائي بحمل رياح منخفض نسبيًا.

من خلال تضمين رادوم في الهوائي، تم حل مشكلة حماية الهوائي الأسطواني المشقوق وفقًا لهذا الاختراع من تأثير العوامل التشغيلية الخارجية.

يشير حل المشكلات المذكورة أعلاه إلى أنه تم إنشاء هوائي أسطواني ذو فتحة جديدة يوفر خصائص الأداء في نطاق ترددي واسع.

تم الحصول على حل أول هذه المشاكل نتيجة لحقيقة أن الهوائي الأسطواني ذو الفتحة المقترحة يتم تحفيزه بشكل متناظر بالنسبة إلى منتصف الفتحة.

إن نطاق تردد التشغيل للهوائي المقترح على جانب الموجات الأقصر محدود بالتغيرات في شكل مخطط الإشعاع (DP). استخدم شقوقًا بطول بحيث يكون للنمط حد أقصى واحد فقط، متعامدًا مع محور الهوائي. يمكن أن يؤدي انخفاض الطول الموجي بأبعاد الشق الثابتة إلى ظهور حدين أقصى ينحرفان عن محور الهوائي.

الزيادة في الطول الموجي محدودة بانخفاض معامل الاتجاه (DA). يتبين أنه مهم إذا كان قطر الاسطوانة أقل من 0.12 طول موج في المساحة الحرة.

يمكن ضبط الهوائي المقترح في نطاق التردد المحدد.

يتم الحصول على حل مشكلة إنشاء نمط إشعاع دائري في المستوى المتجه نظرًا لأن قطر الأسطوانة أصغر بكثير من الطول الموجي في المساحة الحرة.

تم الحصول على حل المشكلة الثالثة، وهي توفير نطاق واسع من ترددات التشغيل بفتحات ضيقة وواسعة، من خلال تعويض المكون التفاعلي لممانعة دخل الهوائي.

يتم تحقيق حل مشكلة توفير طريقة بسيطة لتعويض المكون التفاعلي لممانعة دخل الهوائي في نطاق التردد باستخدام مكثفين متصلين على التوالي للتعويض.

حل المشكلة: تقليل انبعاث (استقبال) الموجات الكهرومغناطيسية بواسطة وحدة التغذية - يتم الحصول عليها عن طريق وضع وحدة التغذية بشكل عقلاني على سطح الأسطوانة، وإدخال أول مشبك موصل في الهوائي، مما يضمن الاتصال الجلفاني للموصل الخارجي مع المشبك الأول على طول محيطه بالكامل عند الخروج من المشبك.

وصف موجز للرسومات

في التين. يُظهر الشكل 1أ) هوائيًا أسطوانيًا مشقوقًا 1 وفقًا للاختراع الحالي. في التين. يُظهر الشكل 1 ب) منظرًا أماميًا لهوائي أسطواني مشقوق، الشكل 1. يُظهر الشكل 1 ج) منظرًا علويًا لهوائي أسطواني ذو فتحة. في التين. 1 ب) والتين. 1ج) تم إدخال التدوين التالي:

1 - فتحة الهوائي الأسطواني،

2 - جسم أسطواني،

4 - الحافة الأولى للفتحة،

5 - الحافة الثانية للفتحة،

7 - المشبك الأول،

8 - المشبك الثاني،

9 - اسطوانة مطابقة،

10 - مطابقة قسم الكابل،

11- ثني المغذي (عند المنعطف من القسم الرأسي إلى القسم الأفقي الموجود بالقرب من نقطة الإثارة للفتحة)،

أ- منطقة إثارة الفجوة.

في التين. 2 أ) يُظهر المنطقة A من إثارة الفجوة. في التين. يوضح الشكل 2 ب) اتصال الموصل الخارجي لوحدة التغذية بالمشبك الأول والحافة الأولى للفتحة، وجهاز مطابقة مقاومة دخل الهوائي واتصاله بالحافة الثانية للفتحة. في التين. يوضح الشكل 2 ج) في القسم اتصال الموصل الخارجي لوحدة التغذية بالمشبك الثاني والحافة الثانية للفتحة والأسطوانة المطابقة وقسم الكابل المطابق. في التين. 2 ب) والتين. 2ج) يتم تقديم الرموز التالية بالإضافة إلى ذلك:

12 - الموصل المركزي لقسم الكابل المطابق،

13 - الموصل المركزي للمغذي،

14- موصل خارجي للمغذي .

في التين. 3 يوضح الدائرة المكافئة للهوائي؛ في التين. تم إدخال 3 تسميات جديدة:

15 - سعة المكثف المكونة من السطح الداخلي للأسطوانة المطابقة 9 والسطح الخارجي للموصل الخارجي لقسم الكابل المطابق 10،

16 - سعة المكثف المكونة من السطح الداخلي للموصل الخارجي والموصل المركزي للقسم المطابق للكابل 10،

17 - الحث بسبب تدفق التيارات على طول الأسطح الداخلية والخارجية للأنبوب من الحافة الأولى إلى الحافة الثانية للفتحة (في حالة عدم وجود المكثفات 15 و 16)،

18 - الجزء الحقيقي من مقاومة دخل الهوائي (قبل توصيل المكثفات 15 و 16)،

19 - الطرف الشرطي المقابل لنقطة التلامس الجلفاني للموصل الخارجي للمغذي من خلال المشبك الموصل الأول ذو الحافة 4،

20 - المحطة الشرطية المقابلة للنقطة عند مدخل الموصل المركزي لقسم الكابل المطابق،

21 - نقطة التلامس الكلفاني للأسطوانة المطابقة من خلال المشبك الموصل 2 مع الحافة 5 للفتحة 3.

في التين. ويبين الشكل 4 التبعيات التجريبية للأجزاء الحقيقية والخيالية لمقاومة الإدخال وSWR على تردد العينتين الأولى والثانية لهوائي أسطواني مشقوق؛ في التين. 4 تدوين قدم:

221 - اعتماد التردد للجزء الحقيقي من مقاومة الإدخال للعينة الأولى مع قسم كبل مطابق بطول 10.5 مم،

222 - الاعتماد على تردد الجزء التخيلي لمقاومة الإدخال للعينة الأولى مع مقطع كابل مطابق بطول 10.5 مم،

223 - الاعتماد على تردد هوائي SWR للعينة الأولى مع قسم كابل مطابق بطول 10.5 مم،

231 - الاعتماد على تردد الجزء الحقيقي من مقاومة الإدخال للعينة الثانية مع أسطوانة مطابقة بطول 11.5 مم وقسم كابل مطابق بطول 20.5 مم،

232 - الاعتماد على تردد الجزء التخيلي لمقاومة الإدخال للعينة الثانية مع أسطوانة مطابقة بطول 11.5 مم وقسم كابل مطابق بطول 20.5 مم،

233 - اعتماد تردد هوائي SWR للعينة الثانية من العينة الثانية مع أسطوانة مطابقة بطول 11.5 مم وقطعة كابل مطابقة بطول 20.5 مم،

241 - الاعتماد على تردد الجزء الحقيقي من مقاومة الإدخال للعينة الثانية مع أسطوانة مطابقة بطول 7 مم وقسم كابل مطابق بطول 24 مم،

242 - الاعتماد على تردد الجزء التخيلي لمقاومة الإدخال للعينة الثانية مع أسطوانة مطابقة بطول 7 مم وقسم كابل مطابق بطول 24 مم،

243 - اعتماد تردد هوائي SWR للعينة الثانية مع أسطوانة مطابقة بطول 7 مم وقسم كبل مطابق بطول 24 مم،

251 - اعتماد التردد للجزء الحقيقي من مقاومة الإدخال للعينة الثانية مع أسطوانة مطابقة بطول 5 مم وقسم كابل مطابق بطول 30 مم،

252 - الاعتماد على تردد الجزء التخيلي لمقاومة الإدخال للعينة الثانية مع أسطوانة مطابقة بطول 5 مم وقسم كابل مطابق بطول 30 مم،

253 - اعتماد تردد هوائي SWR للعينة الثانية مع أسطوانة مطابقة بطول 5 مم وقسم كبل مطابق بطول 30 مم،

في التين. ويبين الشكل 5 أمثلة لتوزيع شدة المجال الكهربائي على طول خط النقل 26 وهو عبارة عن فتحة طولية على الأسطوانة، وعلى طول الخط ذي السلكين المستخدم لإثارة خط النقل المذكور: أ) تردد المولد هو أقل من التردد الحرج للموجة الرئيسية لخط الفتحة على الأسطوانة الدائرية، ب) تردد المولد يساوي تقريبًا التردد الحرج للموجة الرئيسية لخط الفتحة على الأسطوانة الدائرية، ج) تردد المولد المولد أكبر من التردد الحرج للموجة الرئيسية لخط الفتحة على أسطوانة دائرية.

في التين. 5 يتم تقديم الرموز التالية:

27 - مصدر الجهد المركز،

28 - خط نقل بسلكين،

29- نواقل شدة المجال الكهربائي.

في التين. ويبين الشكل 6 بنية المجال الكهربائي في لحظة معينة من الزمن في المناطق الداخلية والخارجية لفتحة الهوائي الأسطواني في مقطع متعامد مع محور الهوائي. في التين. 6 - تم إدخال الرموز التالية : 30 - خطوط المجال الكهربائي .

في التين. يوضح الشكل 7 مثالاً على استخدام الهوائي الأسطواني ذو الفتحة للاختراع الحالي كعنصر في صفيف الهوائي.

تنفيذ الاختراع

في اشارة الى الشكل. 1b، الذي يوضح هوائي الفتحة 1 وفقًا للاختراع الحالي. الهوائي مصنوع على شكل جسم أسطواني 2 بفتحة 3 مع حافة أولى 4 وحافة ثانية 5، مغذي 6، مشبك موصل أول 7، مشبك موصل ثاني 8، أسطوانة مطابقة 9، مشبك توصيل مطابق قسم الكابل 10 والسحابات.

يتكون الجسم الأسطواني 2 من مادة موصلة مثل، على سبيل المثال، النحاس أو سبائك الألومنيوم أو الفولاذ أو أي معدن آخر، أو سبيكة معدنية ذات موصلية جيدة. جسم أسطواني ذو مقطع عرضي 2 له شكل دائرة. قد يكون المقطع العرضي للجسم على شكل مربع أو مستطيل أو قطع ناقص أو شكل منحني آخر.

يتم عمل الفتحة 3 في الجسم الأسطواني 2 حتى عمق جدار الجسم بالكامل عن طريق الطحن أو القطع بالليزر أو أي عملية ميكانيكية أخرى لتشكيل الحافة الأولى 4 والحافة الثانية 5، موازية للمحور الطولي للجسم الأسطواني.

يمكن استخدام الكابل المحوري التسلسلي كوحدة تغذية 6. للتوضيح، تظهر الأسطوانة المطابقة 9 كقطعة من أسطوانة دائرية.

للتوضيح، يظهر القسم المطابق للكابل 10 كقسم قصير من الخط المحوري. يقع الجزء المطابق للكابل 10 جزئيًا داخل الأسطوانة المطابقة 9، وجزئيًا خارج 9.

إن الأسطوانة المطابقة 9 والمشابك 7 و8 مصنوعة من مواد عالية التوصيل، على سبيل المثال النحاس أو سبائك الألومنيوم. ولضمان اللحام، يتم تغليفها، على سبيل المثال، بسبيكة من القصدير والبزموت.

نهاية قسم الكابل المطابق 10، المقابل للفتحة، مفتوحة وغير متصلة بأي شيء. يخرج الموصل المركزي 11 للقسم المطابق للكابل 10 من الأسطوانة المطابقة 9 ويمتد إلى منتصف الفتحة 3.

توجد الأجهزة والأجزاء المذكورة أعلاه بشكل متبادل بالنسبة لبعضها البعض ومتصلة ببعضها البعض على النحو التالي.

يتم تثبيت المشبك الأول 7 لتكوين اتصال كلفاني على الحافة الأولى 4 للفتحة، يتم تثبيت المشبك الثاني 8 لتكوين اتصال كلفاني على الحافة الثانية 5 للفتحة، وحدة التغذية 6 على سطح الأسطوانة 2 يتم تثبيته على طول خط مستقيم مقابل تمامًا للمحور الطولي للفتحة، مع انحناء 13 بالقرب من نقطة إثارة الفتحة، ثم يتم وضعه من خلال المشبك الأول 7 مع تكوين اتصال كلفاني بواسطة الموصل الخارجي 14 للفتحة وحدة التغذية بالمشبك الأول 7، يتم وضع القسم المطابق للكابل 10 داخل الأسطوانة المطابقة، والتي يتم تغطيتها بالمشبك الثاني، ويتم توصيل الموصل المركزي 12 للمغذي جلفانيًا بالموصل المركزي 11 لقسم الكابل المطابق.

يتم تثبيت الطرف الثاني من وحدة التغذية 6 في موصل تردد الراديو. في هذه الحالة، كمقطع مطابق للكابل 10، يتم استخدام إما مقطع من كابل متحد المحور قياسي أو مقطع من خط نقل خاص، يتكون من موصل خارجي على شكل أنبوب، وموصل مركزي على شكل يوجد بينهما قضيب أو أنبوب وأسطوانة عازلة مجوفة.

لربط وحدة التغذية 6 بالجسم الأسطواني 2، يمكن استخدام المشابك والمسامير والصواميل القياسية.

مبدأ تشغيل الهوائي

يعمل الهوائي على النحو التالي. يتم إثارة التذبذبات الكهرومغناطيسية في الهوائي نتيجة لتطبيق فرق الجهد عند نقطتين 19 و 20، متقابلتين على الحواف الأربعة الأولى والثانية 5 للفتحة 3. لإثارة الهوائي بشكل فعال، يجب أن يكون قطر الفتحة 3. يجب اختيار الأنبوب 2 بحيث يكون تردد المولد أعلى من خط فتحة الموجة الرئيسية ذات التردد الحرج H 00 على دليل موجي أسطواني. لتوضيح هذه النقطة، تم النظر في ثلاث حالات معروضة في الشكل 1 (باستخدام حل صارم لمشكلة القيمة الحدودية للديناميكا الكهربائية) باستخدام مشكلة نموذجية. 5.

في التين. يُظهر الشكل 5 خط فتحة على دليل موجي دائري، متصل على التوالي بخط من سلكين، وفي نهايته يتم توصيل مولد الجهد. في التين. يوضح الشكل 5 أمثلة لتوزيع شدة المجال الكهربائي على طول خط النقل للحالات التالية: أ) تردد المولد أقل من التردد الحرج للموجة الرئيسية لخط الفتحة على أسطوانة دائرية، ب) تردد المولد هو يساوي تقريبًا التردد الحرج للموجة الرئيسية لخط الفتحة على أسطوانة دائرية، ج) تردد المولد هو التردد الحرج الأكبر للموجة الأساسية لخط الفتحة على أسطوانة دائرية. في التين. 5، شدة المجال الكهربائي تتناسب مع طول المتجه. كما يظهر في الشكل. 5، في حالة أ) تنعكس الموجة الكهرومغناطيسية عمليا من مدخل خط النقل. تخترق الموجة خط الفتحة إلى عمق صغير لا يكاد يذكر في أطوال الإرادة. في الحالة ب) يتم إنشاء توزيع مجال متناقص بشكل كبير في خط النقل الأسطواني المشقوق. في الحالة ج) يتم إنشاء موجة دائمة في خط نقل أسطواني مشقوق. وفي هذه الحالة يكون طول الموجة المستقرة في خط نقل الفتحة أكبر من طول الموجة المستقرة في خط النقل ذي السلكين.

ويفضل اختيار قطر أنبوب يساوي 0.14 طول موجي في المساحة الحرة. يُنصح باختيار طول الشق قريبًا من نصف الطول الموجي للموجة الرئيسية H 00 لخط الفتحة على دليل موجي أسطواني

ولا يتجاوز عرض الشق 3 واحدا على ثلاثين من الطول الموجي. لذلك، يمكن إهمال عدم انتظام توزيع التيار على الموصل المركزي للكابل داخل الفتحة 3 عمليًا. ونتيجة لذلك، يتم إدخال الكابل المحوري غير المتوازن في منطقة الإثارة للهوائي بطريقة لا تنتهك التماثل المادي أو الكهربائي للهوائي. تكون تيارات الإزاحة الناشئة بين الموصل الخارجي لوحدة التغذية 6 والمبيت 2 في المنطقة الممتدة من ثني وحدة التغذية إلى الفتحة صغيرة نظرًا لحقيقة أن الموصل الخارجي لوحدة التغذية 6 والمبيت 2 لهما اتصال كلفاني مع بعضها البعض من خلال المشبك الموصل الأول 7. يؤدي الاتصال الجلفاني للموصل الخارجي للمغذي 6 والإسكان 2 إلى أن تكون شدة المجال الكهربائي مساوية للصفر عند نقطة اتصالهما. في قسم من وحدة التغذية يقع على طول خط مستقيم مقابل محور الفتحة تمامًا، لا يتم إثارة تيارات الإزاحة بين الموصل الخارجي لوحدة التغذية 6 والإسكان 2، حيث أن الإمكانات في هذا القسم من المسار تكون صفرًا. ولذلك، يمكن إهمال الإشعاع المحتمل الناتج عن الفجوة المتكونة بين الموصل الخارجي لوحدة التغذية 6 والمبيت 2. وبالتالي، يتم التخلص من تأثير هوائي وحدة التغذية وما يرتبط به من تشوهات غير متوقعة في مخطط إشعاع الهوائي، والتغيرات في مقاومة دخل الهوائي، وإشعاع المجال المتقاطع الاستقطاب. باستخدام حل دقيق لمعادلات ماكسويل في ظل ظروف حدودية مثالية معينة، تم حساب خطوط المجال الكهربائي بطريقة الزمن في أوقات مختلفة خلال فترة واحدة من تذبذبات جهد المولد. تظهر خطوط المجال في وقت ما في الشكل. 6. لتسهيل تعيين عناصر الهوائي بالأرقام، تم اختيار اللحظة الزمنية عندما تكون شدة المجال الكهربائي في المنطقة المجاورة مباشرة للفتحة صغيرة، وبالتالي لا توجد خطوط قوة في هذه المنطقة المجاورة في الشكل 6. وبعيدًا عن الشق، تُلاحظ دوامات المجال المتكونة بالفعل، والممثلة بخطوط قوة غير مدعومة بشحنات على جدران الأسطوانة. وفي المنطقة المتوسطة تبدأ خطوط القوة في النصف السفلي من الاسطوانة في الرسم الموضح وتنتهي مسارها في الجزء العلوي من الاسطوانة. عند النقطة المقابلة لمركز الشق، لا يأخذ خط القوة مساره وينهيه، لأن الجهد عند هذه النقطة يساوي صفرًا. هذه النقطة هي النقطة الحدودية بين النصفين السفلي والعلوي من الاسطوانة. ووفقا للقاعدة المذكورة أعلاه، يجب أن يبدأ خط القوة وينتهي طريقه هنا. ومع ذلك، يبدو أن هذا مستحيل، لأنه تكون متجهات شدة المجال الكهربائي المماس للأجزاء السفلية والعلوية من خط المجال متقابلة عند هذه النقطة، وبالتالي تلغي بعضها البعض. لهذا السبب، تبين أن المنطقة المجاورة للخط المقابل لمحور الشق ملائمة لوضع وحدة تغذية على طوله من أجل تقليل تأثير هوائي وحدة التغذية.

يوفر تصميم الهوائي أعلاه تعديلًا مناسبًا لمحاذاة الهوائي مع وحدة التغذية. دعونا ننظر في هذا بمزيد من التفصيل من خلال الإشارة إلى دائرة الهوائي المكافئة في الشكل. 3. في الشكل. 3، يشير الرقم 15 إلى المكثف الأول بالسعة C 1، والذي يتكون من السطح الداخلي للأسطوانة المطابقة 9 والسطح الخارجي للموصل الخارجي لقسم الكابل المطابق 10. في هذه الحالة، يلعب غلاف الكابل دور عازل. يشير الرقم 16 إلى المكثف الثاني بالسعة C 2، والذي يتكون من السطح الداخلي للموصل الخارجي وسطح الموصل المركزي للقسم المطابق للكابل 10. ويشير الرقم 17 إلى الحث L الناتج عن تدفق التيارات على طول الأسطح الداخلية والخارجية للأنبوب من الحافة الأولى 4 إلى الحافة الثانية 5 للفتحة. ويشير الرقم 18 إلى المقاومة R، بسبب فقدان إشعاع الهوائي. يتوافق الطرف 19 مع نقطة التلامس الجلفاني للموصل الخارجي لوحدة التغذية من خلال المشبك الموصل الأول ذو الحافة 4. يتوافق الطرف 20 مع النقطة عند مدخل الموصل المركزي لقسم الكابل المطابق. يشير الرقم 21 إلى نقطة التلامس الجلفاني للأسطوانة المطابقة من خلال المشبك الموصل 8 مع الحافة 5 للفتحة 3.

مكثفان متصلان على التوالي 15 و 16 لهما سعة مكافئة C 3:

مقاومة الإدخال عند المحطات 19، 20 Zin، بسبب الاتصال التسلسلي لسعة مكافئة C 3 وسلسلة من المقاومة المتصلة المتوازية R والحث L، على تردد يساوي:

عند تردد الرنين، يكون الجزء التخيلي لمقاومة الدخل صفرًا، أي.

من خلال استبدال العامل الموجود بين قوسين مربعين في (2) بقيمته من (3)، نحصل على قيمة الدخل عند تردد الرنين:

يتم تحقيق المطابقة المثالية مع وحدة التغذية عندما تكون مقاومة دخل الهوائي مساوية للمقاومة المميزة لوحدة التغذية. بالنسبة لـ L وR المعطاة، يتم التعديل بالاتفاق عن طريق اختيار قيمة السعة المكافئة C 3 .

في حالة التحديد، عندما لا يكون هناك أسطوانة مطابقة (C 1 )، فإن السعة المكافئة C 3 تساوي السعة C 2 - سعة قسم الكابل المطابق. عادة، لمطابقة الهوائي مع وحدة التغذية، من الضروري أن تكون لديك قيمة صغيرة تبلغ C 2. في بعض الأحيان، عند العمل في نطاقات الطول الموجي بالمتر والديسيمتر، يلزم وجود قطعة مطابقة لا يزيد طولها عن عشرة ملليمترات. تؤدي التغييرات المطلقة الصغيرة في طول مقطع الكابل إلى تغييرات نسبية كبيرة نسبيًا في قيمة C2. لذلك، عند ضبط الهوائي بدقة على تردد التشغيل، من الضروري تغيير طول الجزء المطابق بكسور المليمتر. إن الحاجة إلى تحديد طول مقطع الكابل المطابق بدقة أجزاء من المليمتر تؤدي إلى تعقيد عملية ضبط الهوائي.

الوضع مختلف تمامًا عندما نتعامل مع مكثفين متصلين على التوالي: السعة C1 والسعة C2. ومن المعروف أنه بتوصيل مكثفين على التوالي نحصل على مكثف مكافئ بسعة أقل من سعة كل مكثف على حدة. الآن، مع قيمة ثابتة C 1، وبتغيير السعة C 2 ضمن حدود كبيرة، نحصل على تغييرات في قيمة السعة المكافئة ضمن حدود صغيرة.

من الواضح أن الطول الأولي لقطعة الكابل المتطابقة يجب أن يكون أكبر مقارنة بالحالة عندما لا يكون هذا المكثف الآخر موجودًا. وبالتالي، أصبح التغيير في طول قسم الكابل المطابق الآن أكبر في الوحدات النسبية، وأصبح الإعداد أكثر دقة.

أولئك. ضبط الهوائي على تردد التشغيل عن طريق تغيير طول قسم الكابل المطابق، على سبيل المثال، عن طريق قطعه، لا يسبب صعوبات، لأن يتم إجراء التغييرات في الطول بكميات تقاس بالملليمتر.

يتمتع الهوائي بالميزة التالية، وهي أنه مع إدخال أسطوانة مطابقة في الهوائي، تزداد القوة الكهربائية للهوائي. تحدث أعلى شدة للمجال الكهربائي عند إثارة الهوائي في القسم المطابق من الكابل. في هوائي به أسطوانة مطابقة، يتم الآن توزيع فرق الجهد بين الموصل المركزي وحافة الأنبوب بين مكثفين، يتكون الأول منهما من الموصل المركزي والموصل الخارجي للكابل، أما المكثف الثاني فهو يتكون من الموصل الخارجي للكابل والأسطوانة المطابقة. مجموع قطرات الجهد عبر هذين المكثفين يساوي فرق الجهد بين الموصل المركزي والحافة. أولئك. الجهد الكهربي لكل مكثف أقل من الجهد الإجمالي، مما يزيد من القوة الكهربائية للهوائي.

تم تصنيع عينتين من هوائي أسطواني مشقوق. احتوت العينة الأولى على أسطوانة موصلة بفتحة طولية ووحدة تغذية وقسم كابل مطابق. لم تحتوي العينة الأولى على أسطوانة مطابقة ومشبك موصل أول ومشبك موصل ثانٍ. يحتوي الموصل الخارجي لوحدة التغذية المطابقة على اتصال كلفاني مباشر مع الحافة 4. وتختلف العينة الثانية عن الأولى من حيث أنها تحتوي بالإضافة إلى ذلك على أسطوانة مطابقة، ومشبك موصل أول، ومشبك موصل ثانٍ. تستخدم العينة الثانية مقطع كبل مطابق أطول من العينة الأولى. في العينة الثانية، يتم وضع قسم الكابل المطابق داخل الأسطوانة المطابقة ويستمر خارجها. سيكون أدناه وصفًا للعينة الثانية المقابلة للاختراع الحالي. عند وصف عينة الهوائي، سنشير إلى التدوين الموضح في الشكل. 1 والتين. 2.

تتكون عينة الهوائي من جسم أسطواني 2 مع فتحة 3 مع حافة أولى 4 وحافة ثانية 5، ومغذي 6، وقسم مطابق للكابل 10، وأسطوانة مطابقة 9، ومشبك أول 7 ومشبك ثان 8، والسحابات.

الغلاف 2، بطول 720 ملم وقطر 130 ملم، مصنوع من صفائح معدنية معلبة بسمك 0.3 ملم. المقطع العرضي للجسم له شكل دائرة. يتم قطع فتحة 3 بطول 640 ملم وعرض 30 ملم في الجسم لتشكل الحافة الأولى 4 والحافة الثانية 5، موازية للمحور الطولي للجسم الأسطواني.

تم استخدام الكابل المحوري التسلسلي RK-50-2-11 كوحدة تغذية 6.

يتكون القسم المطابق لوحدة التغذية 10 على شكل مقطع قصير من الكابل المحوري RK-50-2-11. يقع القسم 10 من الكابل المحوري داخل الأسطوانة المطابقة 9.

الاسطوانة المطابقة 9 مصنوعة من أنبوب نحاسي بقطر داخلي 4 مم. في هذه الحالة، تم إجراء القياسات على ثلاثة أطوال للأنابيب: 11.5 مم؛ 7 ملم؛ 5 ملم.

نهاية قسم الكابل المطابق 10، المقابل للفتحة، مفتوحة وغير متصلة بأي شيء. يخرج الموصل المركزي 11 للقسم المطابق 10 من الخط المحوري من الأسطوانة المطابقة 9 ويمتد إلى منتصف الفتحة 3.

يتم تثبيت وحدة التغذية 6 على سطح الأسطوانة على طول خط مستقيم، مقابل المحور الطولي للفتحة تمامًا، ويتم ثنيها بالقرب من نقطة إثارة الهوائي، ويتم وضعها داخل المشبك الأول 7 ثم تقع فوق الفتحة 3، ويتم وضعها داخل الاسطوانة المطابقة 9 ثم يستمر خارج الاسطوانة 9. يتم قطع العزل الخارجي لوحدة التغذية وإزالته على طول الشق. يتم قطع الموصل الخارجي (الجديلة) على طول المحيط عند مدخل المشبك الثاني 8، ويتم تمشيط الجديلة باتجاه الحافة 4. يتم توزيع الجديلة الممشطة بالتساوي حول الدائرة وملحومة بالمشبك 7. وبالتالي، فإن الموصل الخارجي يتم توصيل وحدة التغذية 6 جلفانيًا من خلال المشبك 7 إلى فتحات الحافة الأولى 4، ويتم توصيل الموصل المركزي 12 لوحدة التغذية 6 بالموصل المركزي 11 للقسم المطابق للكابل 10. الطرف الثاني من وحدة التغذية المحورية 6 هو جزءا لا يتجزأ من موصل تردد الراديو.

لربط وحدة التغذية 6 بالمبيت 2، يتم استخدام المشابك والمسامير والصواميل القياسية.

تظهر قيم أجزاء ReZ الحقيقية وأجزاء ImZ التخيلية لمقاومة الإدخال لهوائي النموذج الأولي وهوائي الاختراع الحالي في نطاق التردد المقاس على العينات في شكل رسوم بيانية في الشكل. 4 ا).

تظهر اعتمادات SWR على التردد المقاس على عينتي الهوائي الأول والثاني في شكل رسوم بيانية في الشكل. 4 ب). ويقابل الرسم البياني 22 عينة الهوائي الأولى. في هذه الحالة، يبلغ طول قسم الكابل المطابق 10.5 ملم. وتتوافق الرسوم البيانية 23 و24 و25 مع عينة الهوائي الثانية بطول أسطوانة مطابق يبلغ 11.5 مم و7 مم و5 مم على التوالي. في هذه الحالة، يبلغ طول مقطع الكابل المطابق 20.5 مم و24 مم و30 مم على التوالي.

عند ضبط عينة الهوائي الأولى على تردد الرنين، تم تغيير طول قسم الكابل المطابق بزيادات قدرها 0.25 مم. أدى التغيير في طول المقطع المطابق بمقدار 0.25 مم إلى تغيير في تردد الرنين بمقدار 0.5 ميجاهرتز. عند ضبط عينة الهوائي الثانية على تردد الرنين، تم تغيير طول قسم الكابل المطابق بزيادات قدرها 2 مم. أدى التغيير في طول المقطع المطابق بمقدار 2 مم إلى تغيير في تردد الرنين بمقدار 0.5 ميجاهرتز. كما يتبين من فحص الرسوم البيانية في الشكل. في الشكل 4، هوائي مضبوط على نفس تردد الرنين بنسب مختلفة لطول الأسطوانة المطابقة وطول قسم الكابل المطابق له نفس اعتماد SWR على التردد تقريبًا. من الأفضل استخدام أسطوانة مطابقة ذات طول أقصر.

في الواقع، يمكن العثور على الزيادة DC 2 للسعة المكافئة C 3 من العلاقة:

ويترتب على هذه العلاقة: كلما كانت سعة الاسطوانة المطابقة C 1 أصغر (كلما كان طول الاسطوانة المطابقة أقصر)، كلما قل تغير السعة المكافئة مع نفس زيادات السعة C 2 (زيادة طول الكابل المطابق قسم). في هذه الحالة، من الممكن استخدام أقسام كابل أطول متطابقة.

مع أقسام الكابلات المتطابقة الأطول، يكون ضبط الهوائي أكثر ملاءمة، لأنه يمكنك استخدام أداة قطع الكابلات التقليدية.

أظهرت قياسات خصائص الاستقطاب للهوائي أن الهوائي ذو استقطاب خطي. تشير القياسات التي تم إجراؤها على الهوائي إلى خلو الهوائي من تأثيرات هوائي التغذية.

تطبيق الاختراع

يمكن استخدام الاختراع كهوائي مستقل، كعناصر من هوائيات أكثر تعقيدا، وعناصر مشعة من صفائف الهوائي، وتغذية هوائيات المرآة والعدسة.

يمكن استخدام الهوائي إما كهوائي مستقل أو كعنصر في مجموعة هوائيات خطية.

تبين أن الهوائي ثنائي القطب عريض النطاق المقترح مفيد في جميع الحالات التي تتطلب إما هوائي ذو فتحة مستقلة أو عنصر مشع (استقبال) لجهاز هوائي أكثر تعقيدًا أو نظام هوائي، حيث تكون الخسائر منخفضة في وحدة التغذية، وكفاءة هوائي عالية، ويتطلب الأمر مستوى منخفضًا من إشعاع الاستقطاب المتقاطع.

مطالبة

1. هوائي أسطواني فتحة يحتوي على جسم أسطواني موصل يتم فيه عمل فتحة طولية بالحافتين الأولى والثانية ومغذي، ويتميز بأنه يحتوي على مشبك أول متصل بالحافة الأولى للفتحة لتكوين اتصال كلفاني، أ المشبك الثاني متصل بالحافة الثانية للفتحة مع تشكيل اتصال كلفاني، والأسطوانة المطابقة وقسم الكابل المطابق، ويتم تثبيت الأسطوانة المطابقة على الحافة الثانية للفتحة ويتم وضعها من خلال المشبك الثاني، وقسم الكابل المطابق هو يتم تثبيت وحدة التغذية على الحافة الثانية للفتحة ويتم وضعها من خلال الأسطوانة المطابقة، ويتم تثبيتها على سطح الأسطوانة على طول خط مستقيم مقابل المحور الطولي للفتحة تمامًا، مع انحناء نحو الفتحة بالقرب من نقطة إثارة الفتحة ووضعها من خلال المشبك الأول مع تكوين اتصال كلفاني بواسطة الموصل الخارجي لوحدة التغذية مع المشبك الأول، يتم توصيل الموصل المركزي للمغذي جلفانيًا بالموصل المركزي لقسم الكابل المطابق.

2. هوائي أسطواني فتحة حسب المطالبة 1، ويتميز بأن الأسطوانة المطابقة مصنوعة على شكل أسطوانة موصلة دائرية.