Питание линзовых антенн

Как и в антеннах с параболическими зеркалами, в каче­стве облучателей ускоряющих и замедляющих линз жела­тельно применение таких антенн, все излучение которых падало бы только на линзу. Наиболее полно эта задача ре­шается в рупорно - линзовыхантеннах, представляющих собой рупор, в выходном отверстии которого для созда­ния плоской волны размещается линза. Наличие у рупорно - линзовых антенн металлических стенок, идущих от питаю­щего волновода до краев линзы, исключает возможность распространения радиоволн во внешнее пространство по­мимо линзы.

О том, насколько эффективны подобные антенны, можно судить по такому примеру: секторный рупор с шириной зева в 40 длин волн и длиной в 800 волн эквивалентен по уси­лению и своим направленным свойствам антенне, состоящей из секторного рупора с теми же размерами зева и цилин­дрической линзы, но имеющего длину лишь в 38 волн, т. е. рупор получается почти в 20 раз более коротким.

Рупорно-линзовые антенны обладают большим весом, неудобны в транспортировке, поэтому применяются в основ­ном лишь на стационарных объектах.

Чаще всего в качестве облучателей линз применяют не­большие рупорные антенны, выбирая параметры последних так, чтобы интенсивность их излучения в направлениях на края линзы составляла 10—20% от интенсивности облуче­ния центра линзы. В этом случае площадь линзовой антенны используется еще достаточно эффективно, а уровень до­полнительных лепестков, возникающих за счет излучения че­рез края линзы, получается не слишком высоким.

При создании линзовых антенн с большими коэффициен­тами усиления конструкторам аппаратуры приходится сталкиваться с таким фактом: у передающих линзовых антенн радиоволны, достигнув передней (внешней) поверхности линзы, отражаются от нее и возвращаются обратно в облу­чатель. Это приводит не только к нарушению согласования облучателя с питающей его линией передачи, но и снижает усиление антенны.

У приемных линзовых антенн электромагнитные волны также испытывают частичное отражение от границы раздела воздух — диэлектрик линзы. Из-за этого, пользуясь терми­нологией оптики, линза несколько теряет свою «прозрач­ность», т. е. коэффициент усиления антенны снижается.

Интенсивность отраженных волн оказывается тем выше, чем больше разница в коэффициентах преломления воздуха и материала линзы.

Однако, если поверхность диэлектрика покрыта слоем другого диэлектрика e₂с проницаемостью, равной среднему геометрическому (e₂= ) из диэлектрической про­ницаемости воздуха e_в = 1 и диэлектрической проницаемости среды e₁, от которой ранее происходили отражения, то указанные отражения могут быть полностью устранены, если толщина слоя диэлектрика e₂будет равна четверти длины волны.

Это объясняется тем, что после применения такого согла­сующего диэлектрического слоя отражения будут происхо­дить как на границе воздух — пленка, так и на границе пленка — диэлектрик. Причем скачок диэлектрической про­ницаемости на каждой из этих границ будет одним и тем же (e_в: e₂ = e₂:e₁), поэтому волны, отраженные от каждой из границ, будут равны по амплитуде. Но так как толщина со­гласующей пленки равна четверти волны, то падающая волна при прохождении через пленку из воздуха изменит свою фазу на 90°, а при обратном движении, после отраже­ния от второй границы, изменит фазу еще на 90^э. В итоге волны, отраженные от первой и второй границ, оказываются равными по амплитуде, но противоположными по фазе. Вследствие этого они взаимно гасят друг друга.

Согласующий слой в основном применяется у линзовых антенн из искусственного диэлектрика, поскольку у последнего легко может быть осуществлена требуемая диэлектрическая проницаемость e₂ = .У волноводных линз для устранения попадания отраженных волн в облучатель практикуют либо небольшой наклон линзы, либо разрезают линзу на две симметричные половинки и смещают их одну относительно другой вдоль оптической оси на четверть волны.

В первом случае облучатель оказывается как бы вынесенным из фокуса, поэтому отраженные от поверхности I линзы лучи концентрируются в точках, лежащих вне облу­чателя (рис. 64).

Во втором случае происходит примерно то же, что и в линзе с согласующей пленкой: отраженные от обеих полови­нок линзы волны, попадая в облучатель, оказываются рав­ными по амплитуде, но противоположными по фазе.

Заканчивая на этом рассмотрение линзовых антенн, сле­дует указать, что в ряде случаев их предпочитают парабо­лическим, так как допуски на изготовление линзовых антенн менее жестки, чем на изготовление параболических зеркал. Достоинством линзовых антенн является и то, что у них об­лучатель не оказывает искажающего влияния на поле в раскрыве антенны, поскольку питающее устройство не находится в поле излучения, как, например, у большинства параболи­ческих антенн.

В ряде конструкций линзы применяются в сочетании с зеркалами для построения антенн с широким сектором ка­чания луча.