Експериментальне дослідження коефіцієнта стоячої хвилі за напругою прямокутного хвилеводу з поздовжньою щілиною за зміни її розмірів та довжини штиря збудження

Abstract

Хвилевідно-щілинні антени достатньо широко застосовуються в бортових радіотехнічних системах. Вимогами до таких антен є зменшення масогабаритних показників та втрат потужності в антеннофідерній системі. Для виконання вказаних вимог можна, зокрема, застосовувати прямокутний хвилевід із поздовжньою щілиною (якщо щілину зручно прорізати вздовж ліній поверхневого струму), як слабоспрямований випромінювач або елемент хвилевідно-щілинної антенної решітки. В такому випадку для збудження поздовжньої щілини та її налаштування застосовується реактивний штир. Для практичної реалізації такої антени важливо забезпечити добре узгодження щілини, яка збуджується штирем, як з хвилеводом, так і з вільним простором. Тому в статті досліджено можливість зменшення коефіцієнта стоячої хвилі за напругою в прямокутному хвилеводі з поздовжньою щілиною та штирем збудження. Отримано експериментальні дані щодо зміни коефіцієнта стоячої хвилі за напругою в прямокутному хвилеводі за зміни розмірів поздовжньої щілини (довжини, ширини), довжини штиря збудження, а також положення короткозамкненої мідної заглушки, яка закорочує хвилевід. Зокрема, для прямокутного хвилеводу з розмірами поперечного перерізу 23 мм на 10 мм, який працює на основному типі коливань Н10 , отримано графіки залежностей коефіцієнта стоячої хвилі за напругою від зміни довжини штиря збудження за різної довжини щілини та фіксованих значень її ширини для положень короткозамкненої мідної заглушки 1,98 см та 2,97 см. Оптимальні розміри щілини та довжини штиря збудження для забезпечення мінімального коефіцієнта стоячої хвилі за напругою (не більше 3) та фіксованого положення короткозамкненої мідної заглушки зведені в таблицю. За довжини штиря збудження 0,7 см, довжини щілини 1,3 см, її ширини 1,5 мм та положення короткозамкненої мідної заглушки 1,98 см коефіцієнт стоячої хвилі за напругою не перевищує 1,4. Результати експериментальних досліджень не суперечать відомим теоретичним та можуть бути використані для проектування та налаштування щілинних антен у прямокутному хвилеводі, які збуджуються штирем.

Wave-slot antennas are widely used in on-board radio systems. The requirements for such antennas are to reduce weight and size indicators and power losses in the antenna feed system. To fulfill these requirements, it is possible, in par-ticular, to use a rectangular waveguide with a longitudinal slot (if it is convenient to cut the slot along the surface current lines), as a weakly directional radiator or an element of a slotted waveguide antenna array. In this case, a reactive pin is used to excite the longitudinal slot and adjust it. For the practical implementation of such an antenna, it is important to en-sure appropriate matching of the slot excited by the pin, both with the waveguide and with free space. Therefore, in the article, the possibility of reducing the voltage standing wave ratio in a rectangular waveguide with a longitudinal slot and the excitation pin was studied by experimental method. Experimental data are obtained on the change in the voltage standing wave ratio in a rectangular waveguide with a change in the dimensions of the longitudinal slot (length, width), the length of the excitation pin, and the position of the short-circuited copper plug which completes the waveguide. In particular, for a rectangular waveguide with a cross-sectional size of 23 mm by 10 mm, operating on Н10 main type of oscillations, graphs were obtained to specify the dependence of the voltage standing wave coefficient on the change in the length of the excita-tion pin for different slot lengths and fixed values of its width of 1.98 cm and 2.97 cm. The optimal dimensions of the slot and the length of the excitation pin to ensure the minimum voltage standing wave ratio (no more than 3) with a fixed position of the short-circuited copper plug are summarized in the table. With an excitation pin length of 0.7 cm, a slot length of 1.3 cm, a slot width of 1.5 mm, and a position of a short-circuited copper plug of 1.98 cm, the voltage standing wave ratio does not exceed 1.4. The results of experimental studies do not contradict the existing theories and can be used to design and adjust slot antennas in a rectangular waveguide, which are excited by a pin.