ь випромінювання. За допомогою лінзових антен можна отримати діаграму спрямованості з кутом розчину всього лише в кілька кутових хвилин. p> Принцип дії лінзи заснований на тому, що лінза представляє собою середовище, в якій фазова швидкість розповсюдження електромагнітних хвиль або більше швидкості світла (), або менше її (). У Відповідно до цього лінзи поділяються на що прискорюють () і сповільнюють (). <В
Малюнок 2.1 - Увігнутий профіль прискорюючою лінзи
В
Малюнок 2.2 - Опуклий профіль замедляющей лінзи
У прискорюючих лінзах вирівнювання фазового фронту хвилі (пунктирні лінії на малюнках 2.1 і 2.2) відбувається за рахунок того, що ділянки хвильової поверхні частину свого шляхи проходять в лінзі з підвищеною фазовою швидкістю. Ці ділянки шляху різні для різних променів. Чим сильніше промінь відхилений від осі лінзи, тим більшу ділянку шляху він проходить з підвищеною фазовою швидкістю всередині лінзи. Таким чином, профіль прискорюючою лінзи повинен бути увігнутим (малюнок 2.1). p> У уповільнюють лінзах, навпаки, вирівнювання фазового фронту відбувається не за рахунок прискорення руху периферійних ділянок хвильової поверхні, а за рахунок уповільнення руху середини цій поверхні. Отже, профіль замедляющей лінзи повинен бути опуклим (малюнок 2.2) [2].
В
2.3 Вибір розмірів лінзи
У ряді випадків потрібно забезпечити хитання головного пелюстка діаграми спрямованості в широкому куті (порядку декількох десятків градусів). Для цієї мети можна переміщати всю лінзову антену на необхідні кути. Однак цей спосіб в більшості випадків непридатний за великих розмірів і ваги антени. Більш бажаним є хитання діаграми спрямованості за допомогою зміщення опромінювача при нерухомій лінзі.
Зсув опромінювача з фокусу в напрямку, перпендикулярному осі лінзи, викликає відхилення головної пелюстки діаграми спрямованості у бік, протилежну напрямку зміщення опромінювача. Однак у звичайних лінзах таке відхилення без спотворення форми діаграми спрямованості можливо тільки в межах малого кута (приблизно рівного подвоєною ширині діаграми спрямованості лінзи). При значному зміщенні опромінювача діаграма спрямованості, відхиляючись на великий кут, разом з тим спотворюється. Для того щоб ці спотворення були мінімальними, застосовуються спеціальні лінзи, однією з яких і є циліндрична лінза Люнеберга. p> Циліндрична лінза, запропонована в 1944 р. Люнеберга, являє собою варіант неоднорідною лінзи, що дозволяє здійснити неспотворене хитання променя на будь кут. Вона складається з двох круглих металевих пластин, що утворюють підстави циліндра, простір між якими заповнюється діелектриком [2] .
На малюнку 2.3 представлений ескіз циліндричної лінзи Люнеберга
В
Малюнок 2.3 - Ескіз циліндричної лінзи Люнеберга
На малюнку 2.4 зображено поздовжній перетин одного із зразків лінзи
В
Малюнок 2.4 - Подовжній перетин лінзи
З умови отримання зазначеної на проектування ширини діаграми спрямованості в горизонтальній площині обчислимо ширину лінзи за формулою:
,
де - ширина ДН по рівню 0.5 в площині напрямної;
м - робоча довжина хвилі.
м
Коефіцієнт заломлення лінзи обчислимо таким чином
,
де - коефіцієнт заломлення діелектрика;
- відстань між пластинами.
Коефіцієнт заломлення визначається матеріалом, з якого виготовлена ​​лінза. Для лінз з природного діелектрика він звичайно дорівнює [1] .
Таким чином,
м
В
2.4 Розрахунок опромінювача
Всякая лінзова антена складається з двох основних частин: опромінювача і власне лінзи. Облучателем може бути будь односпрямований випромінювач. Важливо, щоб велика частина енергії випромінювання потрапляла на лінзу, а не розсіювалися в інших напрямках. Так як опромінювач є найважливішим елементом лінзової антени, в значній мірі визначає її параметри, то розрахунок зазвичай починається з вибору опромінювача. Основними критеріями для його вибору є робоча довжина хвилі, вимоги до діапазону, тип фідера, величина потужності, що підводиться.
Опромінювачі у вигляді відкритого кінця хвилеводу або рупора зручно використовувати при великих потужностях випромінювання. Вони володіють також хорошими діапазонними властивостями. Проте відкритий кінець прямокутного хвилеводу має різними діаграмами спрямованості в площинах E і Н. Від цього недоліку вільні рупорні опромінювачі, де є можливість майже незалежної регулювання діаграм спрямованості у площинах Е і Н шляхом підбору розмірів розкриву рупора іВ , Який представлений на малюнку 2.5 [3] .
В
Малюнок 2.5 - Рупорний опромінювач
Діаграму спрямованості невеликого рупора можна розрахувати за допомогою наступних наближених співвідношень:
(2.1)
де, - нормован...
