Antenas guía de ondas ranurado

La guía de onda ranurada más comunes se asemeja a la que se muestra en la Figura 1: Figura 1. La geometría de la antena guía de onda más común ranurada. La parte delantera (la cara abierta en el y = 0 en el plano xz) es donde la antena se alimenta. El otro extremo es por lo general en corto (Adjunto en metal). La guía de onda puede ser excitado por un dipolo corto (Como se ve en la ranura cavidad respaldado por la antena ) de página, o por otro guía de onda. Para comenzar a analizar la antena de la Figura 1, permite ver el modelo del circuito. La propia guía de onda actúa como una línea de transmisión, y las ranuras de la guía de onda se puede ver como paralelo (shunt) admitancias. El final de la guía de onda está en cortocircuito, por lo que un modelo de circuito en bruto de la figura 1 es: Figura 2. Circuito modelo de antena de la guía de onda ranurada. La última plaza es un distancia d en el extremo (que es de corto circuito, como se ve en la Figura 2), y el elementos de la ranura están separadas una distancia L el uno del otro. Antes de discutir la elección de los tamaños, que se dan en términos de la guía de onda, que es la longitud de onda dentro de la guía de onda. La longitud de onda guía () es una función de la anchura de la guía de onda (a ) y la longitud de onda de espacio libre. Para el dominante TE01 modo, el guía de longitud de onda está dada por: La distancia entre la última ranura y el finales d se elige a menudo para ser un cuarto de longitud de onda. Transmisión de los estados línea teoría de que la impedancia de cortocircuito de un cuarto de longitud de onda por una transmisión línea es un circuito abierto. Por lo tanto, la Figura 2 se reduce entonces a: Figura 3. modelo de circuito de guía de onda ranurada con la transformación de cuartos de longitud de onda. Si el parámetro L es elegida para formar una media longitud de onda, entonces la impedancia de entrada Z ohmios visto una media longitud de onda de distancia es Z ohmios. L está diseñado para ser cerca de media longitud de onda por este motivo. Si la antena de ranura de guía de onda es diseñado de esta manera, a continuación, todas las franjas horarias se pueden ver como en paralelo. Por lo tanto, la entrada de admisión y de entrada impedancia para una N elemento ranurado matriz puede ser rápidamente calculado: La impedancia de entrada de la guía de onda es una función de la impedancia de la ranura. Tenga en cuenta que los parámetros de diseño sólo son válidas en una sola frecuencia. A medida que la frecuencia se aparta de donde la guía de onda fue diseñado para trabajar, no habrá degradación en el rendimiento de la antena. Para dar una idea de las características de frecuencia de una guía de onda ranurada, una medición de la muestra de S11 en función de la frecuencia se muestran. La guía de onda está diseñado para operar a 10 GHz. Es alimentado por una alimentación coaxial en la parte inferior como se muestra en la Figura 4. Figura 4. Guía de onda ranurada antena alimentada por una alimentación coaxial. The resulting S-parameter graph is shown in the following figure. Tenga en cuenta que la antena tiene una caída muy grande en torno a 10 GHz S11. Esto indica que la mayor parte de la energía se irradia a esta frecuencia. La ancho de banda de la antena (Si se define como donde S11 es inferior a -6 dB) se extiende desde alrededor de 9,7 GHz a 10,5 GHz, dando una ancho de banda fraccional de 8%. Tenga en cuenta que también hay una resonancia en alrededor de 6.7 GHz y 9.2. Por debajo de 6.5 GHz, la guía de onda es inferior a la corte frecuencia y prácticamente nada de energía se irradia. El gráfico de parámetros S se muestra arriba da una buena idea de lo que el ancho de banda y características de la frecuencia de una guía de onda ranurada se parecerá. El patrón de radiación en 3D para la guía de onda ranurada se muestra en la siguiente figura (Se calculó utilizando un paquete de electromagnetismo numérico llamado FEKO). Que el aumento es de aproximadamente 17 dB. Tenga en cuenta que en el plano x-z (o h-plane), el ancho del haz es muy estrecho (2-5 grados). En el plano y-z (o e-plane), el ancho del haz es mucho más grande. La obtención de un haz de más de tipo lápiz con guías de onda con ranura se discute en la siguiente sección.