Волноводные или ускоряющие линзовые антенны

Если сделать линзу из материала, коэффициент преломления п которого меньше единицы (т. е. фазовая скорость радиоволн υ_ф в котором была бы больше скорости света с, так как n = с/ υ_ф ), то для получения плоской волны в раскрыве линзы последняя должна быть более толстой у краев и тонкой в центральной части (рис. 58).

При такой форме линзы лучи, проходящие через цент­ральную часть, будут претерпевать незначительное дополни­тельное изменение фазы, тогда как лучи у ее краев, прохо­дящие больший путь, будут догонять по фазе центральные лучи за счет «ускорения» при прохождении через линзу.

При соответствующем выборе профиля второй поверхно­сти фаза всех лучей на выходе линзы может быть получена одинаковой, т. е. падающая на линзу сферическая волна бу­дет превращена в плоскую, как это показано на рис. 58. Расчеты показывают, что у одпоповерхностных линз при п < 1 (рис. 58) вогнутая поверхность должна быть эллипти­ческой.

Несмотря на отсутствие природных материалов, у кото­рых коэффициент преломления меньше единицы, свойства таких сред были имитированы с помощью волноводных систем.

Известно, что при распространении между двумя парал­лельными металлическими пластинами радиоволны, вектор электрического поля которых параллелен плоскости пластин,

будут иметь фазовую скорость υ_ф, превышающую скорость света с:

υ_ф,= (39)

где l₀ — длина волны в воздухе;

а — расстояние между пластинами.

Разместив серию металлических пластин одну над другой на одинаковых расстояниях а > l₀/2 и выбрав их ширину в соответствии с уравнением, которое при п < 1 является уравнением эллипса, мы получим систему, аналогичную по своему действию показанной на рис. 58. Линзовые антенны последнего типа называются волноводными или ускоряющими. В литературе нередко можно встретить и другое название — металлопластинчатые линзы. Последний термин менее удачен, так как к металлопластинчатым должны быть отнесены также уже упоминавшиеся жалюзиобразные линзы, являющиеся по принципу своего действия замедляющими и имеющие внешние очертания оптических собирательных линз, а не рассеивающих, как у волноводных линз (рис. 59). Следует заметить, что если ширина каж­дой из образующих волноводную линзу пластин будет неизмен­ной по длине (в пло­скости, перпендикуляр­ной чертежу), то линза обеспечит сужение ха­рактеристики направленности лишь в одной плоскости. Для получения игольчатой характеристики направленности ши­рину пластин делают не постоянной, а переменной, чтобы края пластин с вогнутой стороны линзы образовали поверх­ность вращения вокруг оси Z.