МИНИСТЕРСТВО
ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЙ СССР
МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ
имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ
л В ВИТКО, В Л ГОСТЮХИН, А И СЕМЕНОВ,
Т А ТРОФИМОВА, В С. ФИЛИППОВ
РУКОВОДСТВО
К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ
по курсу
АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА
Часть II
Под редакцией И. В СМИРНОВА
Утверждено
на заседании педсовета
30 сентября 1974 г.
МОСКВА — 1976
УДК 621 396 67 (076.5)
Во II части Руководства к лабораторным работам по антенно
фидерным устройствам включены описания работ по антеннам
СВЧ Описания лабораторных работ составлены: раздел 1 и рабо-
та № 7— А В Витко, работа № 6 — В. Л. Гостюхиным, работа
№ 8 — Т. А Трофимовой, работы № 9 и № 10 — В С. Филиппо-
вым, приложение к работе № 7 — А. И. Семеновым.
© Московский авиационный институт, 1976 г
Зав редакцией М И Кузнецова
621.396 6 (075)
В 541
Раздел i. Измерительные приборы
1.	ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ЛИНИЯ Р1-4 (ИВЛУ-140)
Измерительная линия Р1-4 предназначена для измерения коэф-
фициента бегущей волны Дб в в устройствах, имеющих вход на осно-
ве стандартных прямоугольных волноводов. В конструкции измери-
тельной линии Р1-4 предусмотрена возможность установки волно-
вода одного из следующих сечений. 17X8 мм; 19X9,5 мм;
23 ХЮ мм и 28,5X12,6 мм В качестве индикаторных приборов
с этой линией могут использоваться различные измерительные
усилители, в том числе У2-1А (28ИМ), а также микроамперметр
постоянного тока М-95 с пределами измерений 0-1 мкА В учеб-
ной лаборатории АФУ линии Р1-4 используются с волноводами
сечений либо 23X10 мм, либо 28,5X12,6 мм и с измерительным
усилителем У2-1А (28ИМ).
Основные характеристики линии
1 Диапазон рабочих частот с четырьмя сменными волноводами
16670 — 7150 МГц	1,8 —4,2 см).
2.	Погрешность измерений коэффициента бегущей волны при
/<б в 0,5 не больше + 5 %
3	Точность отсчета по нониусу перемещения зонда вдоль ли-
нии + 0,05 мм.
Схематически устройство линии показано на рис 0 1 Основны-
ми узлами линии являются прямоугольный волновод 1 и измери-
тельная головка 2 Вдоль волновода 1 посредине его широкой стен-
ки расположена щель шириной 1,5 мм, через которую в волновод
проходит зонд 7, передающий энергию к измерительной головке.
Для уменьшения влияния емкости между зондом и стенками щели
зонд окружен экраном 6.
Измерительная головка 2 устроена таким образом, что имеется
возможность регулировать глубину погружения зонда в волновод
Qi 0 до 5 мм за счет осевого перемещения стержня 5 Кроме того,
в юловке можно компенсировать реактивную составляющую сопро-
тивления зонда и добиваться наилучших условий для работы полу-
проводникового детектора Для осуществления двух последних
ре1улировок в конструкции головки предусмотрены перестраивае-
мый контур зонда и перестраиваемый контур детектора. Контур
юндй представляет собой коаксиальную линию, образованную
ыержйем 5 и внутренней трубкой 8; перестройка контура произво-
дится перемещением закорачивающего поршня 4. Контур детектора
также представляет собой коаксиальную линию, образованную
Рис. 0. 1. Схема устройства измерительной линии Р1-4-
1 — прямоугольный волновод со щелью- 2 — измери-
тельная головка; 3 — поршень контура детектора,
4 — поршень контура зонда; 5 — стержень; 6—экран
зонда; 7 — зонд, 8—трубка внутренняя; 9 — трубка
внешняя
внутренней трубкой 8 и внешней трубкой Р; перестройка
контура производится перемещением закорачивающего поршня 3.
В качестве детектора в головке используется полупроводниковый
диод ДКВ-3.
Схематически внешний вид измерительной линии Р1-4 показан
на рис. 0. 2. Механической основой линии являются две стойки 10,
скрепленные между собой четырьмя продольными стержнями И
К стойкам привинчен прямоугольный волновод 1 со щелью в широ-
кой стенке. Верхние продольные стержни служат направляющими
для каретки 13, на которой укреплена измерительная головка 2.
Стойки имеют винтовые ножки 12, за счет которых можно регули-
ровать высоту расположения прямоугольного волновода (осевую
линию внутреннего канала) в пределах НО—130 мм. Перемещение
каретки 13 вместе с измерительной головкой 2 осуществляется
вращением сдвоенной ручки 14. При этом ручка большого диаметра
служит для быстрого перемещения каретки, а малого — для мед-
ленного. Величина перемещения каретки отмечается по нониусу 18.
Погружение зонда устанавливается гайкой 15, глубина погруже-
ния определяется по делениям на стержне около гайки Движение
закорачивающего поршня контура зонда производится за счет пере-
мещения двух выступов 16, а движение закорачивающего поршня
контура детектора производится за счет вращения ручки 17.
Подготовка измерительной линии к работе заключается в уста-
новке необходимой глубины погружения зонда и настройке измери-
тельной головки в резонанс. Первоначально глубина погружения
4
Рис. 0.2. Внешний вид измерительной линии Р1-4:
1 — прямоугольный волновод со щелью- 2 — измерительная голов-
ка, 10—стойка боковая; 11— стержень продольный; 12 — ножка
винтовая; 13 — каретка; 14 — ручка сдвоенная; 15 — гайка по-
гружения зонда, 16— выступы поршня контура зонда; 17 — ручка
поршня контура детектора; 18 — нониус.
5
зонда устанавливается 2—3 мм, после чего головка настраивается
в резонанс (по наибольшему показанию индикаторного прибора)
сперва перемещением поршня контура зонда (перемещением высту-
пов 16), а затем перемещением поршня контура детектора (вра-
щением ручки 17). Указанные операции настройки головки сле-
дует повторить до получения наибольших показаний индикатор-
ного прибора. После этого, проведя пробное перемещение каретки
вдоль линии, необходимо установить наименьшую глубину по-
гружения зонда, которая допускается мощностью генератора, чув-
ствительностью индикаторного прибора и чувствительностью изме-
рительной линии, при изменении глубины погружения зонда тре-
буется снова провести настройку индикаторной головки в резонанс.
Необходимо отметить, что чувствительность линии может сильно
меняться от одного экземпляра диода к другому и, кроме того, она
меняется в зависимости от рабочей длины волны, при этом на
коротковолновом участке диапазона чувствительность линии в
2—3 раза больше, чем на длинноволновом.
При работе с линией должны выполняться следующие рекомен-ч
дации, несоблюдение которых может увеличить ошибки измерений:
1.	Соединять волноводные фланцы следует тщательно, без пере-
косов и смещений.
2.	Между генератором и линией обязательно должен быть либо
развязывающий аттенюатор (с затуханием порядка 5—10 децибел),
не вносящий в тракт значительных отражений, либо вентиль.
3.	Глубину погружения зонда следует уменьшать настолько,
насколько позволяет мощность генератора и чувствительность
установки.
4.	Для уменьшения реакции зонда на поле в волноводе измери-
тельная головка линии должна быть настроена в резонанс.
5.	Воль-амперные характеристики диода могут заметно отли-
чаться от квадратичных, меняться от экземпляра к экземпляру и,
кроме того, зависеть от уровня мощности. Поэтому при точных из-
мерениях Кб в необходимо либо применить метод, использующий
градуированный аттенюатор [Руководство к лабораторным работам,
ч. 1, стр. 10], либо предварительно снимать характеристику детек-
тора. В последнем случае измерения Кбв необходимо проводить
только с тем индикаторным прибором, с которым снималась харак-
теристика.
6.	В ряде случаев в детекторный контур могут «просачиваться»
электромагнитные колебания через провод, соединяющий измери-
тельную головку линии с индикаторным прибором. Для проверки
степени «просачивания» необходимо полностью приподнять зонд.
При «просачивании» паразитной энергии показания индикаторного
прибора не уменьшаются целиком до нуля, как это должно быть.
В этом случае в цепь между детектором и индикаторным прибором
необходимо включить специальный высокочастотный фильтр, кото-
рый имеется в комплекте измерительной линии.
6
2.	ГЕНЕРАТОР СИГНАЛОВ ТИПА ГЗ-14А (ГС-624М)
Генератор сигналов ГЗ-14А являеюя nciочником высокочастот-
ных колебаний, калиброванных по частоте и уровню; он предназна-
чен для различных радиотехнических измерений в лабораторных
условиях.
Основные характеристики генератора
1.	Частота генерируемых колебаний 7500—10400 МГц (X ~
= 4—2,9 см).
2.	Точность установки частоты 210 3 (+0,2%).
3.	Уровень выходной некалиброванной мощности — 5 мВт в им-
пульсе; уровень выходной калиброванной мощности— 101—1010 Вт
в импульсе.
4.	Внутренняя модуляция — прямоугольными импульсами (меан-
дром) с частотой следования 1000 Гц.
5.	Выход волноводный сечением 28,5 X 12,6 мм.
Схематически лицевая панель генератора показана па рис. 0. 3,
а его блок-схема — на рис. 0.4. Точками на блок-схеме обозначены
ручки управления, выведенные на лицевую панель.
Собственно генератор высокой частоты собран на двух одновре-
менно работающих клистронах, каждый из которых может подклю-
чаться к волноводному тракту с помощью волноводною переклю-
чателя 4\ при этом другой клистрон этим же переключателем от
тракта изолируется. Оптимальная связь каждого из двух клистро-
нов с волноводным трактом достигается путем перемещения
короткозамыкающих поршней ручками 5 и 9.
С помощью переключателя 1 могут быть установлены следую-
щие режимы работы клистронов: непрерывный, импульсный
(меандр), от внешнего модулятора.
С волноводным трактом генератора связан волномер, включа-
ющий перестраиваемый цилиндрический резонатор, кристалличес-
кий детектор с потенциометром и стрелочный прибор 10, который
подключается с помощью тумблера 12. Волномер работает по
принципу максимальных показаний при настройке резонатора в
резонанс вращением ручки 15- чувствительность волномера можно
менять вращением ручки И. Частота генератора находится по
графику в соответствии с показаниями в окошке волномера 14.
Правда, на практике волномер генератора чаще используется
иначе — вначале устанавливаются деления волномера, соответству-
ющие необходимой длине волны, а затем вращением ручки 7 гру-
бого изменения частоты и окончательно вращением ручки 21 точ-
ной подстройки частоты по максимальным показаниям волномера
устанавливают выбранную частоту.
При вращении ручки 7 частота ориентировочно может опреде-
ляться по показаниям шкал в окошках 6 и 8 и по данным табл. 2;
при этом механически перестраиваются размеры резонатора только
того клистрона, который подключен к волноводному тракту. При
7
Рис О 3 Лицевая панель генератора сигналов ГЗ-14А-
1 — перектючатель «Род работы», 2— табличка «Частота гене-
ратора», 3— гнездо «Внешн манип », 4 — волноводный пере-
ключатель «Диапазон», 5 и 9 — ручки переключения коротко-
замыкающих поршней «Коррекция»; 6 и 8— окошки со шкала
ми соответственно «I диапазон» и «II диапазон»; 7 — ручка ме
ханической перестройки частоты клистронов «Частота»,
10— стрелочный прибор 11— ручка регулировки чувствитель-
ности вотномера «Чувствит волномера», 12— тумблер «Терми-
сгор-волпомер», 13 и 16 — ручки потенциометров термистор-
ного моста соответственно «Уст нуля плавно», «Уст нуля
грубо», 14— окошко со шкатой волномера, 15—ручка пере-
стройки волномера, 17— тумблер включения прибора в сеть
«С еть», 18 — ручка аттенюатора на два положения (при пере-
ключении ручку необходимо нажать от себя) «Выход—mW,
19 — ручка некалиброванного аттенюатора «Начальн.
уровень», 20 и 22 — ручки калиброванных аттенюаторов
«Аттенюаторы выхода», 21 — ручка подстройки напряжения
отражателей клистронов «Отражатель», 23 — волноводный
выход (28,5 X 12,6 мм)
8
Рис 0 4 Блок схёма генератора и органы управления
1 — переключатель «Род работы», 4 — волноводный переключа-
тель «Диапазон», 5—9— ручки перемещения короткозамыкающих
поршней «Коррекция», 7 — ручка механической перестройки
частоты ктистронов «Частота», 11— ручка регулировки чувстви-
тетьносги волномера «Чувствит волномера» 12—тумблер «Терми
стор волномер», 13 и 16 — ручки потенциометров термисторного
моста соответственно «Уст нуля птавно» «Уст нуля грубо»,
/5 — ручка перестройки волномера, 17 — тумблер включения при
бора в сеть «Сеть», 18 — ручка аттенюатора на два положения
(при переключении ручку на приборе необходимо нажать от себя)
«Выход—mW, цИ7», /9—ручка некалибпованного аттенюатора
«Начатьи уровень больше — меньше», 20 и 22 — ручки калибре
ванных аттенюаторов «Аттенюаторы выхода», 21 — ручка под
стройки напряжения отражателей клистронов «Отражатель»
9
вращении ручки 21 точной подстройки частоты в небольших преде-
лах изменяется напряжение на отражателях клистронов
Для установки калиброванного уровня мощности на выходе гене-
ратора, а также для индикации его работы служит термисторный
мост в совокупности со стрелочным прибором, подключаемым
к мосту тумблером 12. Термистор моста типа ТВ-2-250А помещей
в плечо разветвителя тракта с делением мощности между терми-
сторным и выходным плечами 1 4 При поглощении высокочастот-
ной мощности термистор изменяет свое сопротивление, что вызы-
вает разбалансировку моста и отклонение стрелки прибора Для
балансировки термисторного моста (установки стрелки прибора на
нуль) при почти полном гашении высокочастотной мощности атте-
нюатором 19 служат потенциометры с ручками 13 и 16
В волноводном тракте помимо некалиброванного аттенюатора
19 имеется калиброванный аттенюатор 18 на два положения, при-
чем в положении «pW7» затухание увеличивается на 16 дБ Ручки
двух одинаковых аттенюаторов 20 и 22 с затуханием до 30 дБ
каждый имеют шкалы, которые позволяют с помощью градуиро-
вочных графиков, прилагаемых к генератору, определить вносимое'
каждым аттенюатором затухание с точностью + 1 дБ, типовые гра-
фики показаны на рис 0. 5.
Рис 0 5 Примерный ход градуировоч-
ных графиков выходных аттенюаторов
генератора ГЗ-14А
Модулятор генератора обеспечивает работу клистронов в ре-
жиме непрерывной генерации и в режиме модуляции меандром
с частотой 1000 Гц При работе от внешнего модулятора импульсы
с частотой следования 200-10 000 Гц положительной полярности
с амплитудой 40 В и длительностью не менее 2 мкс подаются в
гнездо 3. Схема режимов работы производится переключателем 1.
10
Блок питания состоит из двух стабилизированных выпрямите-
лей и стабилизатора накала. Стабилизация питающего напряже-
ния позволяет сохранять стабильность частоты генератора в пре-
телах +0,05% при изменении напряжения питающей сети на
+ 5%, -10%.
Порядок работы с генератором при некалиброванной
выходной мощности
1	Шкалы «Аттенюаторы выхода» с помощью ручек 20 и 22
установить на 100 делений (максимальное затухание), а аттенюа-
тор «Выход — mW—и№» с помощью ручки 18 установить в поло-
жение «mW»
2	Включить тумблер 17 « Сеть», поставив его ручку в положе-
ние «Вкл.»; при этом должна загореться лампочка подсвета шкалы
волномера.
3	Переключатель 1 «Род работы» установить в положение
«Непр » и дать время прогреться прибору (при точных работах в
течение часа).
4	. Ручками 4 «Диапазон» и 7 «Частота» установить ориентиро-
вочно требуемую частоту по таблице генератора (или по таблицам,
имеющимся на стендах лабораторных работ).
5	Повернуть ручку 19 аттенюатора «Начальн уровень» до
конца вправо (в направлении «меньше»)
6	Переключить тумблер 12 в положение «Термистор»
7	. Ручками 16 «Уст нуля грубо» и 13 «Уст. нуля плавно» уста-
новить стрелку прибора на нуль
8	. Ручку 19 «Начальн уровень» повернуть влево; ручками 5 (9)
«Коррекция» и 21 «Отражатель» добиться генерации максимальной
мощности (наибольшей мощности соответствует наибольшее откло-
нение стрелки прибора)
9	Переключить тумблер 12 в положение «Волномер»
10	Ручкой 15 установить волномер на основе данных специаль-
ного графика или табл 1, приведенной в данном описании, в поло-
жение, соответствующее необходимой частоте
11	Ручками 7 «Частота», 21 «Отражатель» и 5 (9) «Коррекция»
подстроить частоту генератора под частоту волномера по макси-
мальному отклонению стрелки прибора, ручкой 11 «Чувствит. волно-
мера» установить удобные показания прибора; перестройкой вол-
номера убедиться в правильности установки частоты.
12	Переключатель 1 «Род работы» установить в положение
«Внутр, манип » и вновь произвести подстройку частоты, при необ-
ходимости ручкой 11 увеличить чувствительность волномера.
13	С помощью ручек 20, 22 «Аттенюаторы выхода» и ручки 19
«Н ачальн. уровень» установить необходимую выходную мощность.
Для установки на выходе генератора калиброванной мощности
необходимо иметь специальный график. Однако если после выпол-
нения пункта 8 ручкой 19 «Начальный уровень» стрелку прибора
11
Таблица 1
X, см	/, МГц	Генератор		Волномер деления
		диапазон	деления	
4,00	7500	1	654-85	15.20
3,95	7620	I	624-80	14.25
3,90	7700	1	604-75	13 70
3,85	7800	1	584-72	12.95
3,80	7900	I	554-70	12.30
3,75	8010	I	504-65	11.60
3,70	8120	1	454-55	11.00
3,65	8230	1	404-50	10.40
3,60	8340	1	384-48	9.80
3,55	8460	I	354-45	9.25
3,50	8580	I/III	284-38/504-80	8.65
3,45	8700	1/11	254-35/504-75	8.15
3,40	8840	1/п	204-30/504-65	7.55
3,35	8980	1/11	104-20/454-65	7.05
3,30	9100	1/11	04-15/454-60	66
3,25	9240	III	404-55	6.1
3,20	9400	11	354-50	5.6
3,15	9560	II	304-45	5.1
3,10	9700	II	254-35	4.7
3,05 •	9850	11	204-30	4.25
3,00	10000	11	204-25	3.85
2,95	10200	и	104-20	3.35
2,90	10350	11	84-12	3.05
2,85	10550	II	04-3	2.05
12
установить на 100 делений, а затем ручку 18 аттенюатора ИосДавитЬ
в положение «pW'», то при установке ручек 20 и 22 «Аттенюаторов
выхода» в положение «0» на выходе генератора будет мощность
порядка 100 мкВт (с точностью +40%)
3. ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ РУПОРНАЯ ПЕРЕДАЮЩАЯ АНТЕННА
Основным элементом рупорной антенны является стандартный
пирамидальный рупор с размерами раскрыва 90X 135 см, длиной
160 см, с входным волноводом сечением 23X10 мм на длине
волны 3,2 см коэффициент усиления рупора равен примерно 90.
Высокочастотная энергия от генератора к антенне подается с по-
мощью гибкого коаксиального кабеля с волноводным выходом сече-
нием 23X10 мм Вспомогательная рупорная передающая антенна
имеет два варианта крепления к стене (рис. 0 6) и (рис 0. 7).
Рис 0 6 Первый вариант вспомогательной пере
дающей рупорной антенны
I — вту жа, укрепленная на стене 2 — гибкий
коаксиальный кабель 3 — волноводный выход
кабеля, 4 — крепежные гайки, 5 — пирамидальный
рупор
Варианты рупорной антенны отличаются друг от друга конст-
рукцией узла крепления В первом варианте (см. рис 0 6) фланец
рупора и фланец волноводного выхода коаксиального кабеля
посажены на двух шпильках неподвижной втулки, укрепленной на
стене В этом варианте для изменения плоскости поляризации излу-
ченною поля на 90° необходимо отвернуть две круглые с накаткой
крепежные гаики, снять оба волноводных фланца со шпилек и
после их поворота вокруг продольной оси на 90 надеть другими
отверстиями на шпильки и затянуть крепежными ганками
13
Ёо втором варианте антенны (рис 0 7) рупор и полноводный
Выход коаксиальною кабеля посажены на шпильки вращающейся
втулки специальной головки В данном варианте для изменения
Рис 0 7 Второй вариант вспомогательной пере-
дающей рупорной антенны
1 — головка с вращающейся втулкой, 2 — крон-
штейн, укрепленный на стене, 3 — волноводный
выход гибкого коаксиального кабеля, 4 — гибкий
коаксиальный кабель, 5 — пирамидальный рупор
плоскости поляризации излучаемого поля на 90° необходимо сам
рупор с некоторым усилием повернуть на четверть оборота. Вра-
щающаяся втулка головки через каждые четверть оборота стопо-
рится специальными пружинными фиксаторами с западающими
шариками
Раздел'll ОПИСАНИЙ ЛАБОРАТОРНЫХ
Работа №6 ИССЛЕДОВАНИЕ РУПОРНЫХ АНТЕНН
И МЕТАЛЛОПЛАСТИНЧАТОЙ ЛИНЗЫ
Цель работы
1	Изучить принцип работы рупорных антенн и металлопластин-
чатой линзы
2	. Изучить влияние амплитудного и фазового распределения
поля в раскрыве рупора на форму его диаграммы направленности.
3	Исследовать влияние размеров рупора, а также металлопла-
стинчатой линзы в раскрыве рупора на его диаграмму направ-
ленности
Теоретическая подготовка к работе. Для выполнения работы
необходимо изучить теоретический материал по рупорным и линзо-
вым антеннам, изложенный в лекциях по курсу антенн Этот же
материал можно найти в учебниках [1], гл XIII, XIV и [2], гл. 11, 12.
Расчетные задания и расчетные формулы
При подготовке к лабораторной работе необходимо:
1 Рассчитать диаграммы направленности в плоскости магнит-
ного вектора для Я-секториального и в плоскости электрического
вектора для Д-секториального рупора при условии отсутствия фа-
зовых искажений в раскрыве. Оценить по приближенным форму-
лам ширину главного лепестка диаграммы направленности этих
двух рупоров
Размеры И- и Д-секториальных рупоров (рис. 6 5) и рабочая
длина волны генератора задаются различными в зависимости от
варианта лабораторной работы; значения длин волн и размеры
рупоров даны в табл 6 1.
В таблице буквенные обозначения, взятые в круглые скобки,
означают, что при переходе от Я-секториального к Д-секториаль-
ному рупору размеры ар и Ьр меняются местами
При выполнении данного пункта задания расчет вести для ру-
пора 1 при использовании его сначала как Я-секгориального, а
затем как Я-секториального с одним и тем же размером раскрыва
ПО расширяющейся стороне, т. е (ар'н-сект ~ (йр)£.сект.
‘ 15
Таблица 6 1
№ в а р и анта	), < м	Номер uccieiyeMoro рупора									
		1			2			3			
		ар (^р) см	Ьр (яр), СМ	см	Яр (6р), ( м	ftp (яр) ’ см	R, см	яр(^р), см	^р(яр), см	R, см	
1	2,9	14,')	2,3	36,5	14 5	2,3	19,0	14,5	2,3	5,5	
2	2 9	12,5	2,3	27,5	12,5	2 3	14,25	12,5	2,3	5,0	
3	3,2	14,5	2,3	36,5	14,5	2,3	19,0	14,5	2,3	5,5	
4	3,2	12,5	2,3	27,5	12,5	2,3	14 25	12,5	2,3	5.(	
5	3,4	14,5	2,3	36,5	14,5	2,3	19,0	14,5	2,3	5,1	
т	3,4	12,5	2,3	27,5	12,5	2,3	14,25	12,5	2,3	5,(	
Диаграмму направленности Д-секториального рупора в плоско-
сти вектора Н в предположении синфазного поля в раскрыве, меня-
ющегося по амплитуде по закону косинуса, рассчитать по формуле
(6. 1)
£(»)
1Де-—-
^тах
ш = 1+cosfl C0S Sln *7
£max 2	/2	. V’
1 —-----r-i- sin &
\ к k )
— величина относительной напряженности поля в дальней
зоне,
О - угол, отсчитываемый от нормали к раскрыву рупора
в плоскости Н,
ар — размер раскрыва рупора в плоскости Н;
к — длина волны генератора
Диаграмму направленности Е-секториального рупэра в пло
скости вектора Е в предположении синфазного и равномерного
амплитудного распределения поля по его раскрыву определить по
формуле
/ кйр \
ЕМ 1+cos® sin —sin Ф
F((p) =	-----L2--------/_ ,	(6 2)
k-max	£	WOp
-г-!- sin ф
Л
где ф — угол, отсчитываемый от нормали к раскрыву рупора
плоскости Е,
Ьр—размер раскрыва рупора в плоскости Е.
При расчете диа!рамм направленности угол 0 (или ф) изменят!
через 3—46 в пределах -j- 35°
1Q
Ввиду симметрии формы диаграммы направленности относи-
тельно направления главного максимума (О — О’, ср — 0°) рассчи-
швается только одна ее половина Вторая половина строится как
зеркальное изображение первой
Диаграммы направленности noci роить в декарювий системе
координат на двух отдельных рисунках
Ширину диаграммы направленности в радианах 0 = 2 f>0,7 в пло-
скости Н для косинусоидальною амплитудного распределения рас-
считать по формуле
0 = 2flo,7-= 1,18 А рад	(6.3)
ар
или в градусах
0 = 2®о,7 — 68 А Град	(6. 3')
Соответственно в плоскости Е при равномерном распределении
V»
Ф = 2фо,7 = 0,89 — рад	(6. 4)
ЬР
И
Ф = 2фо,7 = 51 — 1 рад	(6 4')
ЬР
2 Рассчитать коэффициент направленного действия D рупоров
1, 2 и 3 при использовании их в качестве Н- и Д-секгориальных
рупоров соответственно
При вычислении использовать i рафики рис 6 1, 6 2, показы-
вающих зависимость КНД от размеров Н- и Д-секториальных рупо-
ров Графики построены для случая, когда отношение наименьшего
Ьр
размера рупора к длине волны — (для Н-секториального) или
ар	,	г	.	„ bv	. I
~	(для	L	секторнальною)	равно единице Если	же —
ав \
-~ =Z_ 1 I , ю полученное из соотвеи пзующею 1рафика значение
КПД следует умножить на отношение ^или “j •
3 Рассчитать максиматьную фазовою ошибку Н- и С-секто-
риалытых рупоров /, 2, 3 и сравнить полученные резулыагы с до-
пустимой величиной.
2 377
или
17
Рис 6 1 Коэффициент направленного Действия
//-векториального рупора в зависимости от его
размеров
£-секториального рупора в зависимости от его
размеров
Максимальный сдвш фазы поля в раскрыве Я-сскторпального
рупора относительно его середины (или максимальную фазовую
ошибку) на краях раскрыва рупора рассчитать по формуле
те
Афтах =
где R — длина рупора.
Для Е-секториального рупора
те
Афтах = 47	
Допустимые отклонения фазы в раскрыве для Н- и £-секто-
3 к
«льных рупоров составляют соответственно — те и —.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ *
Описание установки и ее схема
лабораторная установка позволяет снимать диаграммы направ-
ленности различных рупорных антенн.
Электрическая схема установки представлена на рис. 6. 3. При
снятии диаграммы направленности исследуемые антенны исполь-
зуются как приемные.
Рис 6 3. Электрическая схема лабораторной
установки
Лабораторная установка (рис. 6. 4) для снятия диаграмм на-
правленности состоит из металлической стойки, на которой
крепится исследуемая антенна с детекторной секцией, передаю-
щего рупора, прикрепленного с помощью кронштейна к стене; ге-
нератора сверхвысоких частот и измерительного усилителя.
* Каждая бригада студентов выполняет эксперименты на стенде с номером
Работы, индекс которой соответствует заданному варианту.
2*	19
Рис 6 4. Схема установки для исследования рупорных антенн:
/- генератор типа ГЗ-14А; 2— переходная секгия ог волно-
вода к коаксиальному кабелю; 3 — коаксиальный кабель;
4— кронштейн; 5 — держатель передающей антенны, 6 — пира-
мидальный излучающий рупор, 7—исследуемая рупорная
juicHiia, 8— плавный волноводный переходник с квадратного
сечения на прямоугольное, 9— детекторная секния. 10 — винт
настройки детекторной секции; 11— измерительный усилитель
типа У2-4 (28ИМ), 12— стойка, 13 — шкала для отсчета угло-
вою положения антенны; 14 — направляющий кронштейн;
13—фиксирующий выступ исследуемого рупора
о)
S)
Рис 6. 5. Секториальные рупоры;
а — Я-секгориальный; б — Е-секториальиый
20
В работе исследуются секториальные рупорные антенны и уско-
ряющая металлопластинчатая линза. Рупорные антенны (/, 2, <?,
рис. 6 5, табл 6. 1) отличаются друг от друга длиной рупора /?
при одинаковых размерах раскрыва Следовательно, фазовые
искажения в раскрыве у этих рупоров различные.
Горловина каждого рупора имеет квадратное сечение. В связи
с этим между прямоугольным волноводом детекторной секции 9
(рис. 6.4) и рупором 7 включен плавный волноводный переходник
8, который имеет отверстия во фланцах и может свободно переме-
щаться по горизонтальному направляющему кронштейну 14, состоя-
щему из двух параллельных металлических прутков. Отверстия во
фланцах переходника расположены на двух смежных сторонах,
вследствие этого переходник с детекторной секцией может бьнь
установлен на направляющем кронштейне для приема воли, либо
с вертикальной поляризацией, либо с горизонтальной Поэтому ис-
следуемый рупор при неизменном положении может быть исполь-
зован как //-секториальный или как Е-секториальный.
Для изменения поляризации поля излучаемой волны передаю-
щий пирамидальный рупор 6 вместе с верхней частью гибкою
коаксиального кабеля 3 может поворачиваться на 90 вокруг- осп
рупора в держателе 5, закрепленном на стенде с помощью кроп-
^дпейна 4.
Рис 6 6 Металлоп.тасгинча гая линза
Ускоряющая металлопласгпнчатая линза (рис. 6.6) исполь-
зуется для коррекции фазовых искажений в раскрыве рупора. Для
правильной стыковки рупора с линзой на боковой стенке рупора
имеется металлический выступ, соответствующий пазу в линзе.
Порядок выполнения эксперимента
1.	Исследовать диаграмму направленности в зависимости от вида
амплитудного распределения поля в раскрыве антенны
Для этого снять диаграмму направленности рупора 1 при Ис-
пользовании ею сначала как //-векториального, а затем как f-cQK-
ториального рупора.
При выполнении данного пункта к фланцу волноводного пере-
ходника 8 присоединить исследуемый 1-й рупор так, чтобы его ши-
рокая стенка находилась бы в плоскости широкой стенки волновода
детекторной секции 9. Далее исследуемый рупор вместе с волновод-
ным переходником 8 и детекторной секцией 9 надеть на направ-
ляющие прутки кронштейна 14 стойки 12 и довести рупор вперед
по этим пруткам до упора выступа 15 снизу рупора в поперечину
кронштейна. Положение исследуемого 1-го рупора и передающего
рупора 6 (см. рис. 6. 4) при этом должно соответствовать вертикаль-
ной поляризации излучаемого поля.
Вращая рупор в горизонтальной плоскости, добиться максималь-
ных показаний на приборе усилителя 28-ИМ. Зафиксировать поло-
жение антенны, подстроить винтом 10 детекторную секцию 9 по
максимуму показаний прибора усилителя. Затем проверить уста-
новку стрелки прибора 28-ИМ на нулевое деление. Для этого
выключить на усилителе тумблер «Вольтметр» и установить ручкой
«Установка 0» выходной прибор усилителя на нуль. После этого
включить тумблер «Вольтметр» и регулировкой величины усиления
установить стрелку прибора на 90—95 делений шкалы.
Повернуть исследуемый рупор в горизонтальной плоскости в
сторону от направления максимального излучения до уменьшения
показаний стрелочного прибора усилителя 28-ИМ до уровня 0,01
относительно значения в направлении главного максимума.
Вращая рупор в обратную сторону, снять диаграмму направлен-
ности в плоскости Н. Показания прибора записывать через каждые
2,5° угла поворота антенны в пределах, соответствующих расчетным
диаграммам направленности.
Затем исследуемый рупор вместе с волноводным переходником
и детекторной секцией снять с направляющего кронштейна. Отсое-
динить исследуемый рупор от волноводного переходника; волновод-
ный переходник вместе с детекторной секцией повернуть на 90° для
приема волн с горизонтальной поляризацией и опять присоединить
рупор так, чтобы его широкая сторона осталась бы в горизонталь-
ной плоскости. Рупор в сборе снова надет на кронштейн. После
этого также изменить поляризацию поля, излучаемого антенной,
путем поворота ее в держателе 5 на 90°.
Аналогично предыдущему снять диаграмму направленности
в плоскости Е теперь уже для Е-секториального рупора, поворачи-
вая антенну в горизонтальной плоскости.
По полученным данным построить нормированные диаграммы
направленности по напряженности поля двух исследуемых рупоров
на тех же рисунках, где имеются теоретически рассчитанные диа-
траммы. По экспериментальным кривым определить ширину
диаграммы направленности и сравнить результаты с теоретически
вычисленными.
22
2.	Исследовать диаграмму направленности рупоров в зависимости от
величины фазовых ошибок в раскрыве для двух видов амплитудного
распределения
Для этого снять по две диаграммы направленности 2-го и 3-го
рупоров. Рупоры использовать как Н- и Е-секториальные согласно
методике, изложенной в пункте 1.
При выполнении данного эксперимента, как и предыдущего,
исследуемый рупор вместе с волноводным переходником 8 дово-
дить по пруткам направляющего кронштейна 14 вперед до упора
выступа 15 снизу рупора в поперечину кронштейна.
По полученным данным в декартовой системе координат по-
строить по напряженности поля четыре нормированные диаграммы
направленности 2-го и 3-го рупоров соответственно по две диаграм-
мы для Н- и Е-плоскостей. На одном рисунке привести диаграммы
направленности в Я-плоскости, а на другом в Е-плоскости.
По экспериментальным графикам сравнить диаграммы направ-
ленности рупоров 1, 2, 3 и дать выводы, к каким изменениям в
диаграмме приводят фазовые ошибки в раскрыве рупора (Н- и
Е-секториального); связать эти изменения с видом амплитудного
распределения поля в раскрыве рупора.
3.	Исследовать влияние корректирующей металлопластинчатой линзы
на диаграмму направленности рупорной антенны
Для этого снять диаграмму направленности 3-го рупора с метал-
лопластинчатой линзой Для обеспечения точного положения линзы
на боковой стенке 3-го рупора имеется металлический выступ, а в
линзе паз, при совпадении которых линза свободно надевается на
рупор. Рупор использовать как Я-секториальный.
По полученным данным в декартовой системе координат по-
строить по напряженности поля нормированную диаграмму направ-
ленности поля и сравнить ее с диаграммой направленности 1-го и
2-го рупоров в той же плоскости. По этим данным сделать заклю-
чение о величине фазовой ошибки в раскрыве 3-го рупора с линзой.
Требования к отчету
Оформление отчета должно отвечать требованиям, изложенным
в разделе 1 части 1 Руководства к лабораторным работам.
В отчете должны быть представлены:
1.	Электрическая схема лабораторной установки.
2.	Таблицы с расчетными и экспериментальными данными для
построения диаграмм направленности исследуемых антенн; при-
мер расчета диаграммы для любого направления в пространстве.
3.	Графики с двумя расчетными и семью экспериментальными
диаграммами направленности исследуемых антенн.
23
4.	Расчетные данные по КНД и ширине луча исследуемых
антенн.
5.	Выводы по каждому пункту работы.
Контрольные вопросы
1.	Перечислите типы рупорных антенн и поясните принцип их
действия.
2.	Какова структура поля внутри секториальных и пирамидаль-
ных рупоров?
3.	От чего зависит и как меняется фазовая скорость волны в
II (Е) -секториальном рупоре?
4.	Чем определяется зависимость формы диаграммы направлен-
ности антенны с плоским раскрывом от амплитудного и фазового
распределения поля по ее раскрыву?
5.	По какому закону изменяется фаза по раскрыву рупора и о!
каких параметров рупора она зависит?
6.	Какова величина максимально допустимых фазовых искаже-
ний (фазовых ошибок) в Н- и Е-секторпальных рупорах?
7.	Как зависит диаграмма направленности антенны с плоским
раскрывом от амплитудного и фазового распределения поля по ее
раскрыву?
8.	Каков закон амплитудного распределения поля в раскрыве
/7- и Е-секториальных рупоров и чем он определяется?
9.	При каких допущениях выведены формулы для расчета диа-
грамм направленности рупорной антенны в Я- и Е-плоскостях
(см. формулы (6.1) и (6.2) расчетной части]?
10.	Какие рупорные антенны считаются оптимальными?
11.	Сравните диаграммы направленности двух секториальных
рупоров с одинаковым раскрывом, но с различной длиной R.
12.	Как можно скорректировать фазовые искажения в раскрыве
рупорных антенн?
13.	Поясните принцип действия металлопластинчатой линзовой
антенны.
14.	Какими параметрами определяется коэффициент преломле-
ния металлопластинчатой линзы; диэлектрической линзы?
15.	Как выбирается в антенне коэффициент преломления метал-
лопластинчатой линзы?
16.	Что такое коэффициент направленного действия и коэффи-
циент усиления рупорной антенны? Как определить эти коэффи-
циенты?
17.	Почему рупорные антенны не применяют для создания
остронаправленного излучения?
18.	Оцените ширину диаграммы направленности и коэффициент
усиления антенны с раскрывом 10X10 см, работающей на волнр
Z = 1 см (допуская, что фазовое распределение не имеет ошибок).
24
Работа № 7. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗЕРКАЛЬНОЙ
АНТЕННЫ С ИЗМЕНЯЕМОЙ ДИАГРАММОЙ
НАПРАВЛЕННОСТИ
Цель работы
1.	Изучить принцип работы зеркальных антенн; произвести
расчет направленных свойств антенны.
2.	Произвести экспериментальное исследование игольчатой и
косекансной диаграмм направленности зеркальной антенны.
3.	Произвести экспериментальное исследование зависимости
коэффициента стоячей волны на входе антенны в различных режи-
мах работы антенны.
4.	Определить относительную амплитуду поля паразитной поля-
ризации
Теоретическая подготовка к работе. Для выполнения работы
необходимо изучить теоретический материал по зеркальным (пара-
болическим) антеннам и способам формирования косекансных
диаграмм направленности. Теория зеркальных антенн изложена в
[1, гл. XVI], [2, гл. 13]. Кроме того, необходимо разобраться в
устройстве и принципе работы ферритового поляризатора. Описа-
ние и принцип действия подобного поляризатора изложены в
Г4, стр. 50—56, 59—60] и Руководстве к лабораторным работам по
АФУ, ч. 1, стр. 115—116.
Помимо указанных материалов требуется знать принципиаль-
ные особенности исследуемой антенны самолетной радиолокацион-
ной станции, которая имеет два режима работы: а) обзор земной
поверхности; б) обзор облачных образований грозового характера.
В первом режиме используется т^осекансная диаграмма направлен-
ности и электромагнитная волна с горизонтальной поляризацией.
Во втором режиме используется диаграмма направленности
карандашного типа и волна с вертикальной поляризацией.
Схематически конструкция зеркала антенны вместе с облучате-
лем и поляризатором изображена на рис. 7. 1. Волноводный тракт
облучателя начинается с входного, прямоугольного фланца 1. С
тыльной стороны зеркала с входным фланцем стыкуется фланец
прямоугольного волновода сечением 12,6X28,5 мм, а со стороны
облучателя к фланцу примыкает круглый волновод диаметром
22 мм, являющийся частью поляризатора. Согласующим звеном
между прямоугольным волноводом и круглым является овальное
отверстие в центре входного фланца 1.
Специфической частью поляризатора является ферритовый
стержень длиной 60 мм и диаметром 6 мм, расположенный в круг-
лом волноводе около вершины зеркала. Стержень своими концами
укреплен в ступенчатых диэлектрических (фторопластовых) шай-
бах, конфигурация и размеры которых выбраны такими, чтобы
обеспечить минимальное отражение энергии от торцов стержня.
25

Рис 7 1 Конструктивная схема антенны
1 — входной фланец, 2 — металлическое зеркало, 3— обмотка поля-
ризатора, 4 — ферритовый стержень вместе с диэлектрическими
опорными согласующими шайбами, 5 — круглый волновод, 6 — встав
ка фторопластовая, 7 — контррефлектор, 8— пластмассовый арми
рованный медными проволоками козырек
26
Для создания в феррите продольного подмагничивающего поля на
круглом волноводе размещена обмотка 3 из медной проволоки
После поляризатора диаметр круглого волновода плавно умень-
шается до 16 мм Для того чтобы круглый волновод с малым диа-
метром работал в полосе прозрачности, в него вставлена диэлект-
рическая (фторопластовая) фтулка 6, которая затем выходит из
волновода со стороны его малого диаметра и плавно переходит в
диск диаметром 62 мм С наружной стороны на диске укреплена
круглая металлическая пластина специального профиля — контр-
рефлектор 7 Контр рефлектор переотражает поступающую из круг-
лого волновода электромагнитную энергию в сторону металлическо-
го зеркала 2, имеющего козырек 8 Конструкция контррефлектора
выбрана такой, что края зеркала облучаются примерно в три раза
слабее, чем его центр («по полю»).
Профиль металлического (алюминиевого) зеркала 2 является
параболическим, в фокусе параболоида вращения расположен
облучатель с контррефлектором 7 (электрический центр этого
облучателя). На верхней половине зеркала с помощью диэлектри-
ческих шпилек и гаек укреплен пластмассовый армированный
козырек 8, который прозрачен для радиоволн с вертикальной поля-
ризацией и отражает волны с горизонтальной поляризацией.
При токе подмагничивания поляризатора порядка 20 мА облу-
чатель излучает (принимает) горизонтально поляризованную
электромагнитную волну При этом козырек отражает облучающие
его волны и совместно с нижней половиной параболического зерка-
ла формирует косекансную диаграмму направленности При токе
противоположного направления силой 84 мА, когда поляризатор
поворачивает плоскость поляризации на 90°, облучатель излучает
вертикально поляризованную волну, проходящую через козырек,
и антенна имеет диаграмму направленности игольчатого типа,
сформированную только параболическим зеркалом.
Такие свойства козырька обусловливаются его конструкцией.
Полотно козырька состоит из горизонтально расположенных мед-
ных проволок, переплетенных в поперечном направлении тонкими
диэлектрическими лентами При падении на такое полотно
вертикально поляризованной волны вектор электрического поля Е
волны расположен перпендикулярно проволокам, в них не наводят-
ся электрические токи, и волна беспрепятственно проходит сквозь
полотно. При падении на полотно горизонтально поляризованной
волны в проволоках возбуждается ток, и волна будет отражаться
обратно В козырьке расстояние между проволоками d — 5 мм
(см. рис. 7. 1), т. е. значительно меньше длины волны, поэтому от
козырька отражается практически вся падающая энергия горизон-
тально поляризованных волн
Следует отметить, что говорить о строго юризонтальной или
вертикальной поляризации излучаемого и отражаемого поля можно
только для направлений, лежащих в горизонтальной или вертикаль-
27
нои плоскостях, проходящих через оптическую ось системы. Во всех
остальных направлениях будет наблюдаться ортогональная состав-
ляющая поля, которая называется полем паразитной или перекрест-
ной поляризации.	/
В рассматриваемой антенне рабочая длина волны к = 3,18 см
(^ = 9470 МГц), диаметр параболического зеркала 2R = 76 см,
амплитудное распределение в раскрыве зеркала спадает к его
краям примерно в три раза («по полю»)
Расчетное задание и расчетные формулы
При подготовке к лабораторной работе необходимо рассчитать
диаграмму направленности параболического зеркала и его коэф-
фициент направленного действия.
Диаграмма направленности «по полю» рассчитывается по следу-
ющей приближенной формуле для синфазного круглого раскрыва
Г(«) = Лр+1(«),	(7.1)
тде Лр+1(и) — цилиндрическая функция (р+1)-ю порядка
(ламбда-функция);
2те/? . „
U— ---- sin я—обобщенный аргумент, в котором и — угол, отсчи-
А
тываемый от оси параболоида вращения
Значения индекса р связаны с функцией f(r), аппроксимирую-
щей реальное амплитудное распределение £()|Н в раскрыве зеркала

(7.2)
где г — координата в плоскости раскрыва, отсчитываемая от цент-
ра зеркала.
Индекс р определяется на основе сопоставления по наилучшему
совпадению графика реального амплитудного распределения по
ля F,)rH в раскрыве зеркала и графиков аппроксимирующей функ-
ции /(г), вычисленных для р = 0-2. Для этого на отдельном
рисунке на миллиметровой бумаге строится график реального
амплитудного распределения по данным табл. 7. 1 и графики
аппроксимирующей функции f(r), построение каждого графика
аппроксимирующей функции ведется по 5-10 вычисленным
точкам.
Таблица 7. I
г. см	0	3,8	7,6	11,4	15,2	19,0	22,8	26,6	30,4	34,2	38,0
^отн	1	1	0,99	0,96	0,89	0,81	0,71	0,6	0,49	0,37	0,27
28
Расчет диаграммы направленности по формуле (7. 1) необ-
ходимо провести в пределах 0—0 з-5 через 0,5° и построить на
отдельном рисунке на миллиметровой бумаге в прямоугольной си-
стеме координат в пределах (Р= —	5 . Значения ламбда-
функции даны в приложении к данной работе; кроме того, значе-
ния этой функции можно найти в [5], стр. 182, 193—202. По построен-
ному графику определить ширину диаграммы направленности на
уровне 0,7 и сравнить ее с рассчитанной по приближенной формуле
0 = 2Оо,7 = &—-— рад,	(7.3)
2R
где k = 1,02; 1,27, 1,47; соответственно при р = 0; 1; 2.
Коэффициент направленного действия рассчитывается по
формуле
D^^q^q,	(7.4)
к
S = л/?2 — геометрическая площадь раскрыва;
Do ———коэффициент направленного действия
параболи-i

ческого зеркала с равномерным амплитудным рас-
пределением;
q — коэффициент использования поверхности зеркаль-
ной антенны, учитывающий неравномерность ампли-
тудного распределения поля в раскрыве зеркала,
в данной антенне q = 0,8 (в случае равномерного
амплитудного распределения у = 1).
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
1. Описание лабораторной установки
Схематически общий вид лабораторной установки изображен на
рис. 7. 2 и 7. 3, а на рис. 7. 4 показана электрическая схема установ-
ки и исследуемой антенны.
Исследуемая антенна в лабораторной установке работает только
в режиме передачи. Она расположена на одном столе вместе с гене-
ратором 624М, прибором для измерения коэффициента стоячей
волны типа 60И, регулируемым выпрямителем и измерительным
усилителем 28ИМ. Вспомогательная приемная рупорная антенна
укреплена на противоположной стене в семи метрах от зеркальной
антенны.
Изменение углового положения исследуемой антенны в лабора-
торной установке производится вручную путем вращения двух
Рукояток. Рукоятка перемещения луча по азимуту расположена
снизу антенны (см. рис. 7 2) и с ее помощью перемещают антенну
за счет вращения вала электромотора азимутального привода;
29
Рис 7. 2 Схематический вид лабораторной установки для
исследования зеркальной антенны с изменяемой диаграм-
мой направленности’
1— приемная рупорная антенна; 2— рычаг поворота
рупорной антенны; 3— детекторная секция; 4— крон-
штейн с вращающейся втулкой, 5 — экранированный
кабель, 6—-исследуемая зеркальная антенна; 7 — шкала
отсчета азимута, 8—ручка азимутального поворота
зеркала антенны, 9 — гибкий волновод: 10-—прибор для
измерения КСВ; 11— генератор, 12—регулируемый
выпрямитель для питания поляризатора, 13— измери-
тельный усилитель типа 28ИМ
Рис 7.3 Схематический вид иссле-
дуемой антенны со стороны при
вода по углу места:
/ — ручка поворота зеркала антен-
ны по углу места; 2 — указатель
угла места
30
йкала для oicneia азимутального У1ла укрейлейа на кррйусё
штенны. Рукоятка перемещения луча по углу места расположена
:боку антенны (см. рис. 7. 3) на кронштейне, поворачивающемся
месте с зеркалом; указатель угла места с вращающейся шкалой
>асположен немного правее на том же кронштейне.
12
8	9

Генер
Рис 7 4 Электрическая схема лабораторной установки-
1 — рупорный излучатель с контррефлектором; 2 — парабо-
шческое зеркало с поляризационным филыром (козырь
ком), 3— поляризатор, 4— ступенчатый переход с круглого
на прямоугольный волновод, 5 — изгиб волновода на 90° в
плоскости Е; 6 — вращающееся сочленение (по углу места);
7— вращающееся сочленение (азимутальное), 8 — скрутка
волновода на 90°, 9 — вращающееся сочленение (по углу
крена), 10 — волновод гибкий, 11— прибор для измерения
КСв (60И), 12 — регулируемый выпрямитель; 13— рупорная
антенна; 14 — детекторная секция; 15—измерительный
прибор (28 ИМ)
Для осуществления указанных перемещений луча в конструкции
волноводного тракта антенны предусмотрены два вращающихся
сочленения. Кроме того, исследуемая антенна может поворачи-
ваться еще и вокруг продольной оси, что позволяет исключить
влияние крена самолета на положение луча в пространстве. В лабо-
раторной установке вращение антенны по углу крена не произ-
водится.
Высокочастотная энергия к исследуемой антенне от генератора
подается через тракт прибора 60И, используемого для измерения
коэффициента стоячей волны Кса. Энергия постоянного тока Для
катушки подмагничивания поляризатора подается от выпрямителя
с регулируемым выходом Выпрямитель имеет стрелочный прибор,
показывающий ток через нагрузку.
Для приема излучаемых исследуемой антенной радиоволн ис-
пользуется вспомогательная рупорная антенна, выход которой на-
гружен на детекторную секцию. Рупорная антенна с помощью
31
Кронштейна укреплена па ciene, причем конструкция кропштейпй
позволяет поворачивать антенну вокруг ее продольной оси и фикси-
ровать через 90°. Поворот рупорной антенны в пределах 90 произ-
водится с помощью двух шнуров, прикрепленных к концам рычага,
соединенного с фланцем детекторной секции.
Сигнал от приемной рупорной антенны после детектора через
экранированный кабель подается на измерительный усилитель
28ИМ, который установлен рядом с исследуемой антенной. По отно-
сительным показаниям стрелочного прибора усилителя 28ИМ сни-
маются диаграммы направленности антенны. Кроме того, усили-
тель 28ИМ может быть подключен к прибору 60И и использоваться
для определения входного Ксв антенны.
2. Порядок выполнения эксперимента
1)	Исследовать зависимость входного Л'св антенны от угла ее поворота
по азимуту и по углу места
До проведения измерений входного Ксв антенны ручки обоих
аттенюаторов «Атт. 1» и «Атт. 2» прибора 60И необходимо повер-
нуть до отказа по часовой стрелке, ручку коммутирующего устрой-
ства передвинуть в положение «Отраженная мощность», а к выход-
ному гнезду прибора 60И подключить измерительный усилитель
28ИМ; при этом тумблер прибора 60И необходимо поставить в по-
ложение «Усилитель». Затем ручку «Атт. 1» поворачивают в обрат-
ном направлении до получения удобных для отсчета показаний
прибора 28ИМ, например, 50 делений.
Проделав указанные предварительные операции, приступают к
измерениям входного Ксв антенны, поворачивая зеркало по азимуту
от —40 до -40 (при положении зеркала 0 по углу места). После
передвижения ручки коммутирующего устройства прибора 60И в
положение «Прямая мощность» значение А,.в определяется по ука-
зателю аттенюатора «Атт. 2»; ручка этого аттенюатора поворачи-
вается до тех пор, пока стрелка прибора 28ИМ не возвратится к по-
казаниям, соответствующим положению коммутирующего устрой-
ства «Отраженная мощность». При каждом новом положении
зеркала антенны значение Ксв определяется путем повторения ука-
занных манипуляций. При изменении азимута антенны измерения
Ксв производятся через 10°; при изменении угла места — через 5
от —20 до -|- 20°. При измерениях по углу места зеркало устанав-
ливается в положение 0° по азимуту.
По полученным данным на отдельном рисунке строят графики
изменения входного Ксв антенны от поворота зеркала по азимуту
и по углу места. На основе построенных графиков необходимо сде-
лать вывод о качестве вращающихся сочленений.
2)	Исследовать зависимость входного Л'Св антенны от величины
тока подмагничивания поляризатора
При выполнении данного пункта зеркало антенны устанавли-
вается в положение 0° по азимутальному углу и по углу места.
После этого включается выпрямитель и измеряется входной Д\.
антенны при измерении подмас ничивающего тока от 0 до 100 мА
через каждые 10 мА. По полученным данным на отдельном рисунке
строится график.
3)	Снять диаграммы направленности антенны в горизонтальной
и вертикальной плоскостях для вертикально поляризованной волны
Для снятия диаграмм направленности для вертикально поляри-
зованной волны предварительно необходимо проделать следующие
манипуляции с установкой:
а)	уменьшить ток выпрямителя до 0 и после этого установить
84 мА;
б)	подключить вход измерительного усилителя 28ИМ к экрани-
рованному кабелю от приемной рупорной антенны;
в)	приемную рупорную антенну повернуть в положение для
приема вертикально поляризованной волны (при этом наибольшая
сторона раскрыва рупора должна быть установлена горизон-
тально) ;
г)	по наибольшим* показаниям прибора 28ИМ зеркало исследуе-
мой антенны установить в положение максимума излучения как по
азимутальному углу, так и по углу места;
д)	проверить установку прибора 28ИМ на нуль при установке
аттенюатора генератора в положение максимального затухания;
е)	установить положение стрелки прибора 28ИМ в пределах
90—100 делений.
После проведения предварительных операций приступают к сня-
тию диаграммы направленности в горизонтальной плоскости. Для
этого вначале зеркало антенны поворачивают в горизонтальной
плоскости до тех пор, пока показания прибора 28ИМ не станут рав-
ными 0,01—0,02 от максимального значения. Затем, плавно вращая
в обратную сторону рукоятку азимутального привода, записывают
показания прибора 28ИМ через один оборот, которому соответ-
ствует угловое смещение зеркала в 0.9°. Измерения продолжают до
тех пор, пока показания прибора после прохождения максимума
не упадут до 0,01—0,02 его величины. При снятии диаграммы
направленности указанным образом исключаются ошибки, обуслов-
1енные люфтом в редукторной передаче. Для снижения ошибок,
обусловленных прибором 28ИМ, необходимо пользоваться его
ступенчатым и декадным аттенюаторами (ручки «Входное напря-
жение») и не считывать показания при положении стрелки прибора
г. промежутке от 0 до 10 делений (по относительной шкале).
3 377
33
Снятие диаграммы направленности в вертикальной плоскости
производится аналогичным образом с интервалом через один
оборот рукоятки после установки зеркала антенны в положение
максимального излучения по азимутальному углу. Следует иметь
в виду, что один оборот рукоятки привода по углу места соответ-
ствует угловому перемещению антенны в вертикальной плоскости
на 0,55е.
На основе полученных данных, соответствующих диаграммам
направленности «по мощности», после их нормировки и извлечения
квадратного корня на отдельных рисунках в прямоугольной системе
координат строятся диаграммы направленности «по полю». Диа-
граммы направленности в горизонтальной плоскости строятся на
том же рисунке, что и теоретическая диаграмма; положения глав-
ных максимумов обеих диаграмм совмещают.
4)	Снять диаграммы направленности антенны в горизонтальной и
вертикальной плоскостях для горизонтально поляризованной волны
Выполнение этого пункта необходимо начать с установки гори-
зонтальной поляризации излучаемого поля, для чего надо скомпен-
сировать остаточную намагниченность ферритового стержня поля-
ризатора. Для компенсации остаточной намагниченности произво-
дят следующие манипуляции:
а)	уменьшают ток подмагничивания поляризатора до нуля;
б)	меняют полярность проводов, подключенных к выпрямителю;
в)	увеличивают ток до 18 мА.
После установки горизонтально поляризованной волны изменя-
ют поляризацию и приемного рупора, поворачивая его на 90°. За-
тем за счет изменения углового положения зеркала антенны в обеих
плоскостях добиться максимальных показаний усилителя 28ИМ и
путем изменения его чувствительности установить стрелку прибора
в промежутке 90—100 делений. Следует учесть, что положение
максимума диаграммы направленности антенны для горизонталь-
ной поляризации немного отличается от положения для вертикаль-
ной поляризации.
После проведения указанных предварительных операций снима-
ют диаграммы в горизонтальной и вертикальной плоскостях таким
же образом, как в предыдущем пункте; диаграмму направленности
в вертикальной плоскости в этом случае можно снимать через два
оборота ручки поворота антенны по углу места. На основе получен-
ных данных строят диаграммы направленности «по полю» на тех
же рисунках, на которых построены диаграммы для вертикально
поляризованной волны.
5)	Определить величину поля паразитной поляризации
Величина поля паразитной поляризации определяется по отноше-
нию к величине поля основной поляризации (вначале горизонталь-
ной, а затем вертикальной) в направлении главного максимума
34
Поэтому вначале зеркало антенны возвращается в положение
максимального отклонения стрелки усилителя 28ИМ для поля ос-
новной поляризации, затем, вернув приемный рупор на 90° и увели-
чив чувствительность измерительного усилителя, определяют макси-
мальную величину поля паразитной поляризации при отклонениях
зеркала в обеих плоскостях примерно в пределах главного лепестка
диаграммы направленности. Показания усилителя 28ИМ для поля
основной и паразитной поляризации записывают для двух режимов
работы исследуемой антенны. После этого относительную величину
поля паразитной поляризации для двух режимов вычисляют в
процентах
,У = 1/Г/-^ 100%,
V ^осн
гДе ^пар и осн — показания измерительного усилителя для поля
паразитной и основной поляризации соответ-
ственно.
Требования к составлению отчета
Оформление отчета должно отвечать требованиям, изложенным
в разделе 1 части 1 Руководства к лабораторным работам.
В содержание отчета включается следующее:
1.	Электрическая схема лабораторной установки.
2.	Таблицы с расчетными и экспериментальными данными для
построения диаграммы направленности исследуемой антенны; при-
мер расчета диаграммы для произвольного углового направления.
4.	Расчетные данные по КНД и ширине луча исследуемой
антенны.
5.	Пять рисунков со следующими графиками:
а)	графики /<св в зависимости от углов поворота зеркала
антенны;
б)	график Ксв в зависимости от тока подмагничивания;
в)	график реального амплитудного распределения в раскрыве
антенны и аппроксимирующие графики;
г)	расчетная и две экспериментальные диаграммы направлен-
ности в горизонтальной плоскости;
д)	две экспериментальные диаграммы направленности в верти-
кальной плоскости.
6.	Выводы по каждому пункту работы.
Контрольные вопросы
1.	Принцип работы параболической антенны.
2.	Перечислите основные типы облучателей зеркальных антенн
и поясните их устройство.
3.	Как влияет характер амплитудного распределения поля в
раскрыве зеркала на его диаграмму направленности?
3*	35
4.	Какие основные факторы влияют на ширину диаграммы
направленности зеркальной антенны?
5.	Нарисуйте картину распределения токов на поверхности
короткофокусного и длиннофокусного параболического зеркала.
6.	Как определяется КНД зеркальной антенны? Какие основ-
ные факторы влияют на величину КНД?
7.	Нарисуйте косекансную диаграмму направленности в поляр-
ной и декартовой системах координат; почему в РЛС применяются
антенны с косекансной диаграммой направленности?
8.	Перечислите известные способы формирования косекансной
диаграммы направленности зеркальных антенн.
9	Почему у параболических антенн возникает поле с паразит-
ной поляризацией?
10.	На каком явлении основана работа поляризатора?
11	Поясните устройство поляризатора.
12	В каких направлениях поле паразитной поляризации пара-
болической антенны наименьшее?
13.	Поясните принцип работы пластмассового козырька зеркаль-
ной антенны с основой из системы параллельных проводников.
14.	Какого порядка уровень первых боковых лепестков диа-
граммы направленности параболического зеркала с равномерным
амплитудным распределением в его раскрыве?
15.	Оцените ширину диаграммы направленности параболичес-
кого зеркала диаметром 1 м, работающего на длине волны 5 см.
Приложение к работе № 7
Свойства и значение Л-функции.
Ламбда-функция определяется соотношением
/ 2 V
Л, (x)=T(v+1) — Д (х),	(7.5)
\ v /
где Г(х+1)—гамма-функция;
Д (х) — функция Бесселя первого рода порядка v.
Если v — целое положительное число (v = n, п^>0), то соотно-
шение (7. 5) можно переписать в виде
/ 9 \ п
Ля(х) = «1 - Д(х).	(7.6)
\ х /
Эти значения ламбда-функции обычно и табулируются в спра-
вочной литературе.
При расчете диаграмм направленности реальных антенн с по-
мощью Л-функций п обыкновенно не превышает трех единиц. Для
этих значений п ниже даются таблицы значений Лп (х), взятые из
[5]. Таблицы составлены при изменении аргумента с шагом в 0,1
.36
единицы. Экстремальные значения Лп(х) помечены значком *,
стоящим справа от табличного значения функции.
При необходимости определения величины функции внутри таб-
личного шага можно воспользоваться линейной интерполяцией
Для этого между строчками табличных значений АДх)-функции
указывается разность 6 между двумя соседними табличными значе-
ниями ЛП(Х1)- и Лл(х2)-функции, выраженная в единицах четвер-
того знака после запятой.
Для значения аргумента х = х1-фДх, лежащего внутри таблич-
ного интервала х{—х2, значение функции Лл(х) можно получить
по формуле
Лл(х) = Лл(х1) + Ах 6 10-3.	(7.7)
Пример. Нужно получить значение функции Л2 (4,718).
Находим: х, = 4,7; Л2 (4,7) = 0,05453; Ах = 0,018; 6 = — 142,3.
А2(4,718) = 0,05453 — 0,018 142,3 10' = 0,05453 — 0,0256 = 0,05197.
При больших значениях аргумента (хД10) для вычисления
Лл (х) можно воспользоваться приближенной формулой
... п\ / 2 \	2
Ч(х) = —=[ — ) cos
( i 1 \
х— \п 4-—
\	2/2
(7-8)
из которой получается:
АДх)^ 1,59
sin (х-------
\	4
X \ГХ
(7.9)
ЛДх) 6,39
COS X—• —
\	4
(7. 10)
ЛДх) = 38,3
sin х— —
\	4
(7. П)
По формулам (7.9), (7.10) и (7.11) удобно определять нули
диаграммы направленности и максимумы боковых лепестков
(при х> 10).
Ниже приводится таблица значений Лл(х)-функции для п =1, 2, 3
и х от 0,0 до 10,0 (табл. 7. 2).
37
Таблица 72
X	Ai (х)	Л2(х)	лз (*)
0,0	1,0000	1,0000	1,0000
	-12	-8	-6
0,1	0,9988	0,9992	0,9994
	-38	-25	-19
0,2	0,9950	0,9967	0,9975
	-72	-42	-31
0,3	0,9888	0,9925	0,9944
	—87	-58	-ч4
0,4	0,9801	0,9867	0,9900
	-ПО	-74	-55
0,5	0,9691	0,9793	0,9845
	-134	-90	-68
0,6	0,9557	0,9703	0,0777
	-157	—105	-79
0,7	0,9400	0,9598	0,9698
	-179	-121	-92
0,8	0,9221	0,9477	0,9606
	200	-135	-102
0,9	0,9021	0,9342	0,9504
	-220	-150	-114
1,0	0,8801	0,9192	0,9390
	-239	-163	-124
1,1	0,8562	0,9029	0,9266
	-257	-176	-134
1,2	0,8305	0,8853	0,9132
	-274	-189	-145
1,3	0,8031	0,8664	0,8987
	-289	-200	—154
1,4	0,7742	0,8464	0,8833
	-303	-212	-163
1,5	0,7439	0,8252	0,8670
	-315	—222	-171
1,6	0,7124	0,8030	0,8499
	-327	-231	-180
1,7	0,6797	0,7799	0,8319
	—336	-240	-187
1.8	0,6461	0,7559	0,8132
	-344	-248	-194
'1,9	0,6117	0,7311	0,7938
	-350	—254	-201
2,0	0,5767	0,7057	0,7737
	-355	-261	-207
2,1	0,5412	0,6796	0,7530
	—358	-266	-212
2,2	0,5054	0,6530	0,7318
	-359	-270	-218
2,3	0,4695	0,6260	0,7100
	-360	-274	-221
2,4	0,4335	0,5986	0,6879
	-358	-276	-225
2,5	0,3977	0,5710	0,6654
	-355	-278	-228
38
Продолжение
X	Ai (х)	Ag(x)	A3 (x)
2,6	0,3622	0,5432	0,6426
	351	-279	-231
2,7	0.3271	0,5152	0,6195
	—345	-279	232
2,8	0,2926	0,4874	0,5963
	—337	—277	-234
2,9	0,2589	0,4597	0,5729
	—329	-276	-235
3,0	0,2260	0,4321	0,5494
	-319	-273	-234
3,1	0,1941	0,4048	0,5260
	-308	-270	-235
3.2	0,1633	0,3778	,	0,5025
	-296	-266	—233
3,3	0,1337	0,3512	0,4792
	-283	261	-232
3,4	0,1054	0,3251	0,4560
	-269	-256	-230
3,5	0,0785	0,2995	0,4 Й0
	-255	-249	-227
3,6	0,0530	0,2746	0,4103
	-239	-243	-225
3,7	0,02910	0,2503	0,3878
	-223,5	-235	-221
3,8	0,00675	0,2268	0 3657
	-217,2	-228	218
3,9	- 0,01397	< 0,2040	0,3439
	-190,5	-219	213
4,0	-0,03302	0,1821	0,3226
	173,6	-211	208
4,1	-0,05038	0,1610	0,3018
	-156,4	-202	204
4,2	-0,06602	0,1408	0,2814
	139,3	-192	198
4,3	—0,07995	0,1216	0,2616
	-122,2	-183	-192
4,4	0,09217	0,1033	0,2424
	-105,2	-17,2	-187
4,5	-0,10269	0,08610	0,2237
	—88,5	-163,1	-180
4,6	-0,11154	0,06970	0,2057
	-72,2	-152,6	-174
4,7	-0.118’6	0,05453	0,1883
	-56,1	-142,3	-168
4,8	-0,12437	0,04030	0,1715
	-40,8	-13?,1	-160
4,9	-0,12845	0,02709	0,1555
	-25,8	-121,9	-154
5,0	0,13103	0,01490	0,14010
	-11,6	—111,7	-146,8
5,1	-0,13219	0,00373	0,12542
	-0,9	-111,6	-139,6
39
Продолжение
X	Ai (х)		Лз (х)
5,14*	—0,13228*		
	—2,7’		
5,2	-0,13201	—0,00643	0,11146
	-14,6	91,6	132,4
5,3	—0,13055	—0,01559	0,09822
	26,4	-81,9	-125,4
5,4	-0,12791	—0,02378	0,08570
	37,5	-72,5	-118,1
57>	-0,12416	-0,03103	0,07389
	47,6	-63,1	-110,9
5,6	-0,11940	-0,03734	0,06280
	56,6	-54,2	-103,7
5,7	-0,11374	-0,04276	0,05243
	64,9	-45,5	—96,7
5,8	- 0,10725	-0,04731	0,04276
	72,0	-37,3	-89,7
5,9	-0,10005	-0,05104	0,03379
	78,2	—29,3	-82,9
6,0	—0,09223	-0,05397	0,02550
	83,4	-21,8'	-76,1
6,1	-0,08389	-0,05615	0,01789
	87,6	—14.7	-69,6
6,2	—0,07513	-0,05762	0,01093
	90,7	—8,1	-63,1
6,3	-0,06606	—0,05843	0,00462
	93,0	-1,9	-57,1
6,38*		—0,05862*	
		0,1	
6,4	-0,05676	-0,05861	-0,00108
	94,2	4,0	- 51,0
6,5	-0,04734	-0,05821	—0,00618
	94,7	9,3	-45,2
6,6	-0,03787	-0.05728	—0,01070
	94,1	14,1	-39,6
6,7	-0,02846	—0,05587	—0,01466
	92,8	18,4	-34,3
6,8	-0,01918	—0,05403	-0,01809
	90,6	22,4	-29,2
‘>,9	—0,01012	—0,05179	-0,02101
	88,8	25,8	—24,4
7,0	-0,00134	-0,04921	—0,02345
	84,3	28,8	-19,8
7,1	+0,00709	-0,04633	-0,02543
	80,00	31,2	-15,6
7,2	0,01509	-0,04321	-0,02699
	74,3	33,4	-11,6
7,3	0,02262	—0,03987	-0,02815
	70,1	35,0	-7,8
7,4	0,02963	—0,03637	—0,02893
	64,4	36,2	—4,3
7,5	0,03607	-0,03275	—0,02936
	58,3	37,1	-1,2
40
Продолжение
X	Л1(х)	Ла (х)	(х)
7,6*	0,04190	-0,02904	-0,02948'
	51,9	37,5	1,8
7,7	0,04709	—0,02529	-0,02930
	44,4	37,5	4,4
7,8	0,05163	-0,02154	-0,02886
	38,6	37,4	6,8
7,9	0,05549	—0,01780	-0,02818
	31,7	36,8	8,9
8,0	0,05866	-0,01412	-0,02729
	24,8	35,9	10,7
8,1	0,06114	—0,01053	-0,02622
	17,9	34,8	12,4
8,2	0,06293	—0,00705	-0,02498
	11,1	33,4	13,8
8,3	0,06404	—0,00371	-0,02360
	4,3	31,8	14,9
8,4	0,06447	-0,00053	-0,02211
	0,1	30,0	15,8
8,42'-'	0,06448'		
	-2,2		
8,5	0,06426	0,00247	-0,02053
	-18,3	28,1	16,8
8,6	0,06343	0,00528	- 0,01887
	-14,3	26,0	17,1
8,7	0,06200	0,00788	-0,01716
	—19,8	23,7	17.4
8,8	0,06002	0,01025	-0,01542
	-25,1	21,5	17,5
8,9	0,05751	0,01240	-0,01367
	-30,0	19,1	17,6
9,0	0,05451	0,01431	-0,01191
	—34,3	16,6	17,3
9,1	0,05108	0,01597	-0,01018
	-38,2	14,2	17,1
9,2	0,04726	0,01739	—0,00847
	-41,6	11,8	16,6
9,3	0,04310	0,01857	-0,00681
	—44,5	9,3	16,1
9,4	0,03865	0,01950	-0,00520
	—47,0	7,0	15,4
9,5	0,03395	0,02020	-0,00366
	-48,8	4,6	14,7
9,6	0,02907	0,02066	-0,00219
	-50,2	2,4	13,9
9,7	0,02405	0,02090	-0,00080
	—51,0	0.4	12,9
9.76-1		0,02094*	
		-0,1	
9,8	0,01895	0,02093	0,00049
	-51,4	-1,8	12,1
9,9	0,01381	0,02075	0,00170
	-51,2	-3,8	11,0
10,0	0,00869	0,02037	0,00280
41
Работа № 8. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛНОВОДНО-
ЩЕЛЕВЫХ АНТЕНН
Цель работы
1.	Изучить принципы работы волноводно-щелевых антенн и их
устройства.
2.	Исследовать влияние расстояния между щелями, их распо-
ложения и взаимной ориентации.на диаграмму направленности.
3.	Исследовать влияние рабочей частоты на направленные свой-
ства антенн и их входное сопротивление
Теоретическая подготовка к работе. Для выполнения работы
необходимо изучить материал по теории антенных решеток и волно-
водно-щелевых антенн, который имеется в лекциях по курсу антенн.
Этот же материал можно найти в учебниках по курсу антенн
[1], гл. III, гл. XI и [2], гл. III, гл. X.
В дополнение к указанному материалу необходимо изучить тео-
ретический раздел описания этой работы и проверить свои знания
с помощью контрольных вопросов, имеющихся в конце описания
работы.
Влияние расположения щелей и их ориентации на характери-
стики антенн. Для того чтобы главный максимум диаграммы на-
правленности был направлен по нормали к линейке излучателей,
возбуждение излучателей антенны должно быть синфазным. В вол-
новодных антеннах синфазное возбуждение можно достичь, распо-
ложив щели на расстоянии длины волны в волноводе Ав друг от
друга. Однако при этом вследствие большого расстояния между
излучателями появляются побочные максимумы излучения. Поэто-
му в волноводных антеннах щели, прорезанные в широкой стенке
волновода, обычно располагают в шахматном порядке по отноше-
нию к средней линии этой стенки на расстоянии — друг от друга.
Синфазность возбуждения таких щелей обеспечивается за счет
изменения фазы волны на 180° при расстоянии между соседними
ч
щелями, равном — , и наличием дополнительного сдвига фазы в
180°. Дополнительный сдвиг фазы создается благодаря тому, что
поперечные поверхностные токи в волноводе имеют противополож-
ное направление по обеим сторонам от средней линии широкой
стенки волновода.
Синфазность возбуждения щелей, прорезанных в узкой стенке
волновода на расстоянии —, обеспечивается за счет наклона щелей
в противоположные стороны.
Вектор плотности поверхностного тока, текущего по узкой стенке
прямоугольного волновода с волной /До, относительно направле-
42
Еия щели может быть разложен на две составляющие: 1п— кор-
альную составляющую и It — тангенциальную (рис. 8. 1, а).
Рис. 8 1. Векторы плотности тока (а) и напряженности электричес-
кого поля в местах расположения щелей (б)
Нормальная составляющая плотности тока I„ возбуждает щель.
Вектор Е щели, в свою очередь, можно разложить на горизонталь-
ную Е' и вертикальную Е" составляющие (рис. 8. 1,6).
При синфазном возбуждении щелей поля, созданные вертикаль-
ными составляющими Е от разных щелей, взаимно компенсируются,
п поля, созданные горизонтальными составляющими, складываются
Таким образом, для горизонтально расположенной многощелевой
гантенны с наклонными щелями поляризация вектора Е горизон-
тальная.
Однако для направлений, отличных от нормали, полная компен-
сация вертикальных составляющих полей не происходит за счет
возникновения в пространстве разности хода лучей от различных
щелей. Этим объясняется наличие паразитной вертикальной поля-
ризации. Максимальное значение вертикальной составляющей поля
б\дет в направлении, для которого набег фазы за счет разности
хода лучей от смежных щелей составит 180°.
Принцип действия сканирующей волноводно-щелевой антенны
с «ножом». В сканирующей антенне, исследуемой в данной работе,
изменение положения луча осуществляется с помощью «ножа», вво-
димого в волновод через длинную щель, прорезанную в середине
широкой стенки в продольном направлении.
Введение «ножа» превращает прямоугольный волновод в П-об-
разный, у которого критическая длина волны А* меняется в зави-
симости от глубины погружения «ножа». Изменение /.’<p приводит к
изменению длины волны в волноводе Лв, что в конечном итоге при-
водит к изменению взаимной фазировки щелей. Изменение же
взаимной фазировки излучателей, как известно, приводит к изме-
43
нению положения луча в пространстве Поэтому, плавно меняя
I лубину погружения «ножа», можно осуществить плавное переме-
Рис. 8 2. Зависимость критичес-
кой длины волны от глубины
погружения «ножа»: а = 17 мм,
6 = 10 мм; а'= 5 мм
щепие луча в пространстве
Длина волны в волноводе с «но-
жом» определяется по обычной для
волновода формуле
где Л — длина волны в свободном про-
странстве.
Расчет Х'р для П-образных волно-
водов достаточно сложен [3], стр. 370—
373. Поэтому для данной работы Х^р
может быть определена по графику
рис. 8.2.
Расчетное задание и расчетные формулы
При подготовке к лабораторной работе необходимо:
1. Рассчитать и построить в прямоугольной системе координат
диаграмму направленности по мощности многощелевой антенны,
изображенной на рис. 8. 3 (линейка 3).
Рис. 8 3 Конструктивные схемы волноводно-щеле-
вых линеек
Липецка 4
Диаграмма направленности по мощности в плоскости располо-
жения щелей для антенны с равномерным амплитудным распре-
делением рассчитывается по формуле
/72(О) = cos2 #
sin I N-----d sin О
\ X_____________
. /180° , . a
N sin ------d sin О
(8-1)
44
где Й — угол, отсчитываемый от нормали к антейне;
N — число щелей;
d — расстояние между щелями.
Расчет по приведенной формуле ведется для углов, направлен-
ных в одну сторону от нормали, в пределах главного максимума
и двух боковых лепестков
График диаграммы направленности в прямоутолыюй системе
координат начертить в обе стороны от нормали, пользуясь свой-
ством симметрии данной диаграммы
Таблица 8 1
Параметры антенны	Номер				варианта		
	1	2		| з \	4	5	6
X, см	3,1	3,1		3,2	3,2	3,3	3,3
	7	8		9	10	11	12
d, см	2,1	2,1		2,23	2,23	2,36	2,36
Сектор расчета, iрад	0—40	0 -40		0-32 j	0-32	0—24	0-24
Интервал расчета, град	5	5		 4 /	4	3	3
Данные для расчета, указанные в табл. 8 1, задаются отдельно
для каждой из шести бригад студентов в соответствии с выполняе-
мым вариантом лабораторной работы.
2 Рассчитать положение максимума диаграммы направлен-
ности сканирующей антенны для трех положений «ножа» в волно-
воде по формуле
sinOmax= у 1 -	- 0,5 ,	(8.2)
1де — критическая длина волны П-образного волновода; опре-
деляется из графика рис. 8. 2 в зависимости от заданной глубины
погружения «ножа» h, d = 2,l см; —угол между направлением
главного максимума диаграммы направленности и нормалью к
антенне (за положительное значение угла !1,„ принято направле-
ние в сторону от генератора).
Остальные данные для расчета указаны в табл. 8. 2 в соответ-
ствии с выполняемым вариантом работы.
Таблица 82
Параметры антенны	Номдр варианта						
	1	2		’ 3	4	5	6
X, см	3,1	3,1		3,2	3,2	3,3	3,3
ht, см	0	0		0	0	0	0
А3, см	0,35	0,3		0,35	0,3	0,35	0.3
h3, см	0,7	0,6		<0,7	0,6	0,7	0,6
45
По рсзулыа1ам расчща пощройть кривую положения луча ь
зависимости от глубины погружения «ножа».
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ*
Описание установки и ее схема
Электрическая схема лабораторной установки представлена на
рис. 8. 4, а внешний вид этой установки на рис 8 5. В установке
Рис 8 4 Электрическая схема лабораторной установки.
ГС G24M — генератор СВЧ-типа;1 28-ИМ — усилитель
исследуемые волноводно-щелевые антенны работают в режиме
приема В качестве передающей антенны используется стандартный
пирамидальный рупор трехсантиметрового диапазона, к которомх
высокочастотная энергия подводится от генератора ГС-624М через
измерительную линию и далее через коаксиальный кабель. Рупор
укреплен на стене
Для изменения поляризации поля излучаемой волны передаю-
щий пирамидальный рупор 7 (см. рис. 8.5) вместе с верхней частью
гибкого коаксиального кабеля 4 может поворачиваться на 90° отно
сительно оси рупора в держателе 6, закрепленном на стенке с по-
мощью кронштейна 5 Такой поворот необходим вследствие того, что
часть исследуемых линеек имеет горизонтальную поляризацию, а
часть вертикальную.
Мощность, принимаемая исследуемой антенной, подается на
детекторную секцию, основным рабочим элементом которой яв
ляется кристаллический диод. Выпрямленное напряжение с диода
по кабелю подается на вход усилителя 28-ИМ.
Исследуемая однощелевая антенна представляет собой отрезок
волновода, в широкой стенке которого прорезана продольная щель.
Антенна имеет круглый металлический экран, плоскость которою
* Каждая бригада студентов выполняет эксперименты на стенде с номером,
индекс которого соответствует заданному варианту лабораторной работы
46
Рис. 8 5 Внешний вид лабораторной установки-
1 — генератор типа ГС-624М, 2— измерительная линия; 3— переходная секция
от волновода к коаксиальному кабелю; 4— коаксиальный кабель; 5 — кронштейн;
6 ~ держатель передающей антенны; 7 — пирамидальный излучающий рупор;
8—короткозамыкающая пластина; 9—исследуемая щелевая антенна; 10 — детек-
торная секция; 11—измерительный усилитель типа 28ИМ; 12—стойка; 13—шка-
ла для отсчета углового положения антенны
совпадает б плоскостью стенки волновода, в которой прорезана
Рис 8 6 Схема однощелевой
антенны с экраном
щель (рис. 8. 6)
Каждая из исследуемых волновод-
но-щелевых антенн (линейка) пред-
ставляет собой отрезок волновода, в
котором прорезаны щели. Сканирую-
щая антенна представляет собой
прямоугольный волновод с введенной
в него прямоуюльной металлической
пластиной — «ножом». Глубина погру-
жения «ножа» в волноводе может
меняться поворотом ручки, имеющейся
в антенне Фиксация положения ручки
осуществляется стопорным винтом. Отчет глубины погружения
«ножа» в миллиметрах производится по имеющейся на линейке
шкале в соответствии с положением указателя.
Исследуемые волноводно-щелевые линейки имеют для крепле-
ния специальную пластину с прорезями и устанавливаются на стой-
ке с вращающейся головкой, имеющей планку с резьбовыми
гнездами.
Для отсчета угла поворота при экспериментальном определении
диаграммы направленности на вращающейся головке имеются деле-
ния с интервалом в 5°
К одному фланцу исследуемой антенны крепится детекторная
секция, соединенная с усилителем, к другому фланцу привинчена
короткозамыкающая пластина, а в линейке с «ножом» на конце
имеется согласованная нагрузка (см рис 8.4).
Исследуемые волноводно-щелевые линейки схематически изобра-
жены на рис. 8 3. Линейка 1 представляет собой волновод с наклон-
ными щелями, прорезанными в узкой стенке волновода, линей-
ка 2— волновод с «ножом», в широкой стенке этого волновода
прорезаны в шахматном порядке продольные щели; линейка 3—
волновод с продольными щелями, прорезанными в шахматном по
рядке В линейках 1, 2 и 3 расстояние между щелями примерно
——. Линейка 4 представляет собой волновод с продольными щеля-
ми по одну сторону от оси волновода, прорезанными в широкой
стенке с шагом, равным Ав.
Порядок выполнения эксперимента
1. После прогрева аппаратуры в течение 5—10 мин. проверить по
методике, указанной в планшете стенда, настройку генератора
ГС-624М на длину волны Хср, значение которой указано в задании
Снять диаграмму направленности в горизонтальной плоскости одно-
щелевой антенны с экраном (см рис. 8 6) Закрепить однощелевую
антенну на вращающейся головке стойки Передающую рупорную
48
alliciihy установить так, чтобы она давала вертикально-поляризо-
ванное излучение. К фланцу однощелевой антенны прикрепить
детекторную секцию. Кабель этой секции подключить ко входу
усилителя 28-ИМ. Вращая щелевую антенну в горизонтальной пло-
скости, добиться максимальных показаний прибора усилителя.
Зафиксировать это угловое положение антенны как начальное
(нулевое). Поворачивая антенну вправо и влево от этого положения
в пределах +90, снять диаграмму направленности. Показания
прибора фиксировать через каждые 10° поворота антенны.
- По результатам измерений построить в прямоугольной системе
координат нормированную диаграмму направленности однощелевой
антенны (по мощности).
2 Снять диаграммы направленности для основной и паразитной
поляризации волноводно-щелевой антенны с наклонными щелями,
прорезанными в узкой стенке волновода.
а) Закрепить линейку 1 на вращающейся головке стойки.
Передающий рупор установить так, чтобы его узкая стенка была
I оризонтальна, т. е установить на передачу основной, горизонталь-
но-поляризованной волны К фланцу линейки прикрепить детектор-
ную секцию, кабель секции подключить ко входу усилителя 28-ИМ.
Вращением линейки в горизонтальной плоскости добиться макси-
мальных показаний на приборе усилителя. Отметить это положе-
ние Снять диаграмму направленности линейки по обе стороны от
зафиксированного положения. Показания прибора записывать
через каждые 2,5° угла поворота антенны. При измерении боковых
лепестков переключить ручку «Входное напряжение» усилителя на
более чувствительную шкалу. Измерения в пределах +90° про-
водить до тех пор, пока показания прибора усилителя не умень-
шатся до 0,02 от максимальных показаний.
> б) Повернуть рупор на 90°. Вращая линейку в горизонтальной
плоскости, отметить положения, при которых показания прибора
усилителя максимальны. Таких положений должно бьпь два; они
находятся под некоторыми углами симметрично относительно нор-
мали к линейке Снять диаграмму направленности для паразитной
поляризации по указанной выше методике, но с учетом двух
максимумов.
По результатам эксперимента на одном графике в прямоуголь-
ной системе координат построить диаграммы направленности для
основной и паразитной поляризации. Нормировку диаграммы про-
вести по отношению к главному максимуму диаграммы направлен-
ности основной поляризации.
3.	Определить положение максимума диаграммы направлен,
ности сканирующей антенны для трех положений «ножа» в волно-
воде
Укрепить на вращающейся головке стойки линейку 2. Устано-
вить заданную глубину погружения «ножа» h\ с помощью ручки,
имеющейся на линейке Глубина погружения «ножа» а также
4 377
49
1г2 и hi указаны в табл. 8.2 расчетного задания. Вращая линейку
в Iоризонтальной плоскости, зафиксировать на шкале головки с точ-
ностью до 2,5° положение максимума диаграммы направленности по
максимальному отклонению стрелки усилителя.
Эксперимент повторить для положений «ножа» h2 и h3. По ре-
зультатам эксперимента на график, где построена расчетная кри-
вая положения луча в зависимости от глубины погружения «ножа»,
нанести экспериментальную кривую по трем точкам.
4.	Снять диаграммы направленности щелевых антенн 3 и 4.
а)	Установить на стойке линейку 3 и подсоединить к ней детек-
торную секцию. По методике, изложенной в п. 2 а, снять диаграмму
направленности антенны через 2,5°.
б)	Установить на стойке линейку 4. По методике, изложенной
в пункте 2 б, снять диаграмму направленности. Учесть, что в данной
диаграмме будут существовать три главных максимума излучения.
По результатам измерений построить на графике, где изобра-
жена расчетная диаграмма направленности, экспериментальные
диаграммы линеек 3 и 4, нормированные по отношению к главному
максимуму линейки. Дать вывод о максимально допустимом рас-
стоянии между излучателями.
5.	Для трех длин волн (Аср, лтш , лтах) снять диаграмму на-
правленности антенны 3 (значения АШ1Пи Хтах указаны на стенде).
По результатам эксперимента на одном рисунке в прямоугольной
системе координат построить нормированные диаграммы направ-
тенности антенны 3 для трех длин волн.
6	Для трех длин волн (^.р, А^1П, лтах) определить коэффи-
циент бегущей волны на входе антенны 3. Значения Хтш и
указаны на стенде.
Для определения КБВ настроить генератор на нужную длине
волны; затем отсоединить от выходного фланца измерительной ли
нии кабель, питающий рупор, и вместо него с помощью струбцины
подсоединить линейку 3. На вход усилителя подключить кабель от
детекторной головки измерительной линии. Перемещая каретку из-
мерительной линии, записать минимум и максимум показаний при-
бора усилителя. КБВ определить как корень квадратный из отноше-
ния минимального показания прибора к максимальному.
Иногда при изменении длины волны прибор 28-ИМ дает слиш-
ком малые показания. В этом случае необходимо произвести под-
стройку резонатора измерительной линии.
По результатам эксперимента построить график входного КБВ
антенны 3 в зависимости от длины волны генератора.
По результатам эксперимента п. 5 и п 6 записать вывод о
частотных свойствах резонансной волноводно-щелевой антенны.
50
Требования к oriery
Оформление отчета должно отвечать требованиям, изложенным
в разделе 1 части 1 Руководства к лабораторным работам.
В отчете должны быть представлены:
1.	Электрическая схема лабораторной установки.
2.	Результаты выполнения расчетного задания.
3.	6 таблиц с данными измерений и 5 рисунков со следующими
графиками: экспериментальная диаграмма направленности одно-
щелевой антенны; две экспериментальные диаграммы направлен-
ности линейки 1 (для основной и паразитной поляризации); расчет-
ная и экспериментальная кривые положения луча в зависимости от
глубины погружения «ножа»; расчетная и две экспериментальные
диаграммы направленности линеек 3 и 4-, экспериментальные диа-
граммы направленности для трех длин волн линейки <?; зависимость
КБ^З от длины волны для линейки 3.
4.	Выводы по результатам расчетов и эксперимента.
Контрольные вопросы
1.	В чем сущность принципа двойственности Пистолькорса?
2.	Нарисуйте картину токов на стенках волновода для волны
типа Н1й.
3.	Как нужно прорезать щель в волноводе, чтобы она излучала
максимальную мощность?
4.	Изобразите вид диаграммы направленности одиночной полу-
волновой щели в плоском проводящем экране в двух взаимно
перпендикулярных плоскостях.
5.	Как прорезаются щели в волноводе для многощелевой
антенны?
6.	Напишите выражения для диаграммы направленности много-
щелевой антенны в общем виде.
7.	Объясните возникновение излучения с паразитной поляриза-
цией у многощелевой антенны с наклонными щелями в узкой стенке
(волновода.
8.	Какова причина изменения КБВ волноводно-щелевой резо-
нансной антенны при изменении длины волны?
9.	Как влияет расстояние между щелями на диаграмму направ-
ленности многощелевой антенны?
10.	Каким образом обеспечивается синфазность питания щелей,
расположенных вдоль оси волновода на расстоянии лв/2?
11.	Объясните принцип действия сканирующей антенны с
«ножом».
12.	Как влияет изменение частоты на направленные свойства
волноводно-щелевой антенны?
4*	51
Работа №9 ИССЛЕДОВАНИЕЙОЛНОВОДНОГб
ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ
С ЩЕЛЕВЫМИ МОДУЛЯМИ
Цель работы
1	Изучить принцип действия полупроводниковых выключателей
с щелевыми модулями
2	Теоретически и эспериментально определить характеристики
выключателя с одним щелевым модулем.
3	. Теоретически и экспериментально определить характеристики
выключателя с двумя щелевыми модулями.
Теоретическая часть
Волноводные полупроводниковые выключатели
с щелевым модулем
1.	Назначение, устройство и основные параметры выключателей
Волноводный полупроводниковый выключатель является устрой-
ством, предназначенным для управления уровнем мощности СВЧ-
сигнала в волноводном тракте
Выключатель может находиться в двух состояниях. Переход из
одного состояния в другое происходит при подаче на полупровод-
никовые элементы управляющего напряжения.
В первом состоянии («Открыто») выключатель пропускает мощ-
ность СВЧ-сигнала с малыми потерями.
Во втором состоянии («Закрыто») реальный выключатель про
пускает незначительную часть мощности.
Уменьшение мощности на выходе выключателя происходит из-за
изменения сопротивления полупроводниковых элементов и сопро-
вождается возникновением волны, отраженной от входа выключа-
1еля, которая переносит большую часть мощности, а также рассеи-
ванием некоторой части мощности на полупроводниковых элементах
В большинстве случаев практического использования выключа-
гелей желательно, чтобы мощность, рассеиваемая в виде тепла на
полупроводниковых элементах, была небольшой, так как рассеива
ние мощности СВЧ-сигнала приводит к уменьшению коэффициента
полезного действия устройства, в состав которого входит выклю-
чатель.
Отраженный от выключателя сигнал СВЧ поступает в другие
цепи, где при необходимости подвергается дальнейшей обработке.
52	1
Волноводный полупроводниковый выключатель состоит из от-
резки прямоугольного волновода и расположенных в нем одного
дли нескольких модулей (рис 9 1,а,б).
Рис 9. 1 Волноводный выключатель-
1 — волновод, 2 — щелевые модули
Щелевой модуль представляет собой проводящую поперечную
перегородку в прямоугольном волноводе с прорезанной в ней
щелью, в которой распола!ается полупроводниковый элемент
(рис 9. 2).
Рис 9 2. Щелевой модуль:
1—диоды, 2— щель, 3 — перегородка; 4— цент-
ральный проводник
Полупроводниковый элемент выключателя является трехэлект-
родной структурой, конструктивно образованной из двух pin-диодов,
соединенных одноименными электродами
(рис. 9.3). Центральный вывод исполь-
зуется для подачи управляющего напря-
жения Свободными одноименными эле-
ктродами полупроводниковый элемент
впаивается в щель Если управляющее
напряжение отсутствует, выключатель
находится в состоянии «Открыто». При
подаче на полупроводниковый элемент
управляющего напряжения, полярность
Рис 9 3 По т\ проводнико-
вый элемент
Л 2 — pm-диоды, 3— цент-
ральный проводник
которого соответствует прямому смещению, выключатель переходит
в состояние «Закрыто».
53
Отношение
Р
L = -^-
р
г вых
называется вносимым затуханием, здесь Рв,— мощность, переноси-
мая к выключателю падающей волной; РВЬ!Х — мощность на выходе
выключателя, нагруженного на согласованную нагрузку.
Основные параметры коммутатора:
1.	Значение вносимого затухания в двух состояниях Lo («Откры-
то»), L3 («Закрыто»).
2.	Рабочая полоса частоты
3.	Предельная импульсная и средняя мощности СВЧ-сигнала.
4.	Мощность управления
5.	Быстродействие
Величина этих параметров зависит от числа щелевых модулей,
расстояния между ними, характеристик полупроводникового эле-
мента, размеров волновода, расположения щели на перегород-
ке и т д.
2	. pin-диоды
Достаточно хорошие характеристики как коммутирующий эле-
мент имеет плоскостной полупроводниковый диод с переходом типа
p-i-n Он состоит из трех слоев- квазиметаллических «-областей,
разделенных областью инжекции (г-область). Индекс означает, что
материал имеет собственную проводимость. В отсутствии смещения
или при небольшом обратном смещении через такой элемент ток не
протекает и он ведет себя подобно плоскому конденсатору. Емкость
С этого конденсатора определяется размерами площади соприкос-
новения областей, а также толщиной и электрической проницае-
мостью области инжекции. В таком состоянии на высоких частотах
pin-структура эквивалентна цепи из емкости С и активного сопро-
тивления Р, которое определяется удельной проводимостью i-об-
ласти и может быть относительно большим.
При подаче на элемент прямого смещения происходит инжекция
дырок из p-области и электронов из «-области в г-область, где обра-
зуется электронно-дырочная структура В результате г-область
становится проводящей, и рш-структуру можно представить как
относительно малое активное сопротивление, состоящее из после-
довательно соединенных сопротивлений всех трех областей
При допустимой на СВЧ-емкости С порядка десятых долей пико-
фарады и при толщинах г-области порядка десятых долей милли-
метра объем pip-структуры составляет единицы кубического милли-
метра, что на три — четыре порядка больше объема рп-структуры
при той же емкости. Соответственно, на несколько порядков воз-
растает рабочая импульсная мощность СВЧ коммутационных
устройств.
На основе применения рш-структур в настоящее время разраба-
тываются коммутационные устройства сантиметрового и дециметро-
54
вого диапазонов на импульсные мощности п@рядка 103— 105 Вт и
на средние мощности 10— 103 Вт
3	Выключатели с одним щелевым модулем
Для описания процессов, происходящих в выключателе, удобнее
перейти к эквивалентным схемам
Размеры поперечного сечения прямоугольною волновода обычно
выбираются так, чтобы в нем могла распространяться только лишь
основная волна Н10 Поэтому на эквивалентной схеме выключателя
отрезок волновода изображается в виде двухпроводной линии
Поперечную перегородку с щелью (без диода) можно рассматри-
вать как комбинацию индуктивной и емкостной диафрагмы На
эквивалентной схеме указанной перегородке соответствует парал-
лельное соединение индуктивности и емкости (рис. 9 4)
Рис 9 5 Эквивалентная
схема попупроводниково
го элемента
О'
1У
Рис 9 4 Эквивалентная схе-
ма вотновода и поперечной
перегородки со щелью
Рис 9 6 Эквивален 1 ная схе
ма волнового выключателя
до минимального значения.
Эквивалентная схема полупроводникового элемента имеет вид,
показанный на рис 9 5 Включение
полупроводникового элемента в щель
эквивалентно параллельному подклю-
чению активного сопротивления и ем-
кости к контуру, соответствующему
поперечной перегородке (рис 9.6)
Величина активного сопротивления
может меняться при подаче управля-
ющего напряжения от максимального
Контур, образованный индуктивностью и суммарной емкостью,
шунтирует активное сопротивление и при определенных условиях
ухудшает эффективность коммутации мощности СВЧ-сигнала.
Действительно, при сильной расстройке контура относительно
частоты колебаний, возбуждаемых в волноводе, его входное сопро-
тивление может быть сравнимым по модулю с минимальным значе-
нием активного сопротивления Поэтому общее сопротивление в
месте включения контура при подаче управляющего напряжения
55
меняется незначительно и выключатель неэффективно воздействует
на проходящий СВЧ-сигнал. Следовательно, в правильно сконст-
руированном выключателе для контура должно выполняться усло-
вие резонанса. В этом случае входное сопротивление контура, если
пренебречь потерями, возникающими из-за конечной проводимости
стенок волновода и перегородки, будет бесконечно большим, а об-
щее сопротивление на эквивалентной схеме в месте включения
щелевого модуля — чисто активным.
Выполнение условия резонанса обеспечивается путем выбора
Рис 9.7. Поперечная
перегородка со щелью
щели.
где а, b — размеры поперечного сечения волновода;
X — длина волны;
Ь' — ширина щели (рис. 9. 7),
то, согласно теории, длина щели без полупроводникового эле-
мента, при которой наступает резонанс, практически равна При
выполнении условия (9. 1) параллельное смещение щели к боковым
стенкам волновода и перемещение щели в вертикальном направле-
нии не влияет на ее резонансную длину.
Таким образом, поперечная перегородка с достаточно узкой
полуволновой щелью, прорезанной параллельно широким стенкам
волновода, не влияет на характеристики волны, расгространяющей-
ся в волноводе.
Для компенсации емкости, вносимой полупроводнгковым элемен-
том, необходимо увеличить индуктивность перегоро/кп со щелью,
т. е. укоротить щель. Укорочение щели относительно для суще-
ствующих в настоящее время полупроводниковых элементов соот-
ветствует примернс 25%.
На резонансной частоте
эквивалентная схема выключа
теля с щелевым модулем упро-
щается (рис. 9.8). Щелевому
модулю на этой схеме соответ-
ствует активное сопротивление
/?э, величина которого меняется
под воздействием управляющего напряжения.
Если управляющее напряжение отсутствует, то сопротивление
имеет наибольшее значение /?тах. При подаче на центральный
) I W
‘т1
R.
О
Рис. 9 8. Эквивалентная схема вы-
ключателя на резонансной частоте
56
электрод полупроводникового элемента прямого смещения сопро-
тивление /?эумепьшается до /?эт1П.
Выключатель конструируется так, чтобы
R'
э max
D'	— min 1
mln ур	’
(9. 2)
1де —нормированное эквивалентное сопротивление щелевого
модуля;
И7 — волновое сопротивление эквивалентной двухпроводной
линии.
Тогда при отсутствии управляющего напряжения потери мощ-
ности СВЧ-сигнала невелики и волна проходит через выключатель,
а при подаче управляющею напряжения большая часть мощности,
переносимой волной, распространяющейся к выключателю, пере-
ходит в мощность отраженной волны, часть мощности рассеивается
в полупроводниковом элементе и лишь незначительная доля мощ-
ности падающей волны проходит на выход выключателя. Величина
R9 зависит от сопротивления Rt полупроводникового элемента,
размеров волновода и расположения щели в щелевом модуле.
Связь между этими параметрами рассматривается в разделе 5.
Определим зависимость вносимого затухания от величины R'
в двух состояниях выключателя.
В соответствии с законом сохранения энергии
/’над = /’отр + Ру? + Р3
или
LP U2 U2 U2
т пал   m отр  mW । т з	/q п\
2W “ 2W ~r~2W~ + ~2R^ ’	V ’
где Р9—мощность, рассеиваемая на со-
противлении
Рпад, /’огр, P\v—мощности, переносимые соот-
ветственно волной, поступаю-
щей на вход выключателя; от-
раженной волной и волной, по-
глощаемой в согласованной
нагрузке, подключенной к вы-
ходу выключателя;
Um пад» (Jgiotpi Umw, Um9—амплитуда напряжения падаю-
щей волны, отраженной волны;
волны, поглощаемой в согласо-
ванной нагрузке на выходе
выключателя, и напряжения на
сопротивлении R3.
57
Разделив обе части равенства (9. 3) на Р„ад и учитывая, что
"7? ~Р ~ = Г — коэффициент отражения и U9 — £7пад + ^OiP> получим
пал	W
l = P+l/L + (l + r)2-^-,
7?э
Р
гд,е по определению L — —— ,
Pw
отсюда следует, что
£=------------!-------— .	(9.4)
' э
Отраженная волна возникает в сечении волновода, в котором
установлен щелевой модуль, т. е. в месте включения сопротивления
Ra в эквивалентную линию. В этом сечении параллельно Рэ вклю-
чено сопротивление W, соответствующее входному сопротивлению
отрезка эквивалентной линии, нагруженного на согласованную
нагрузку (см. рис. 9. 5). Общее сопротивление в указанном сечении
Я, IT R'
RK =----------= W-----— .
Ra+W 1 + 7?
(9.5)
(9.6)
(9.7)
4/?'2
4 э min
Сопротивлению Rtl соответствует коэффициент отражения
г-^н-и^	1
Ra+w 1+2/?;’
Подставив это значение в (9.4), получим
т _ (1+27?э)2
4/?;2
В состоянии «Открыто» R'3 — R3 max > 1; тогда
7-0 = 1+	I- — = 1 4- -р;-------•
^эшах ^этах	^этах
В состоянии «Закрыто» R’a = R’3mtn + 1; тогда
~ 4^2 Ь ~R’
' э min	' э min
Из полученных выражений следует, что для уменьшения вноси-
мого затухания в состоянии «Открыто» необходимо увеличивать
7?э max, а для уменьшения просачивания мощности СВЧ-сигнала на
выход выключателя в состоянии «Закрыто» необходимо умень-
шать 7?э тах.
Как будет показано ниже, величина эквивалентного нормирован-
ного сопротивления щелевого модуля при использовании pin-диодов
58
конкретного типа зависит как от свойств диодов, так и от размеров
поперечного сечения волновода, а также от положения щели на
поперечной перегородке. Варьируя размеры волновода и положение
щели, можно обеспечить нужное значение эквивалентного сопротив-
ления щелевого модуля.
Однако нельзя независимо изменить величины R' и R' , ,
эиш 'э min’
так как отношение
э щах
R'
хэ min
зависит только лишь от свойств полупро-
водникового элемента и не зависит от размеров волновода, распо-
ложения щели на поперечной перегородке и т. д. Перечисленные
геометрические параметры влияют только лишь на абсолютные
значения взаимосвязанных величин R' и R' . Изменение
э max	э min
одной из величин #'min влечет за собой пропорциональное измене-
ние другой. Если величина #Этах увеличивается для уменьшения
мощности, рассеиваемой на полупроводниковом элементе в состоя-
нии «Открыто», то при этом возрастает и /?Эт1п, что приводит к
увеличению мощности, просачивающейся на выход выключателя в
состоянии «Закрыто». Отношение
k =
э max
min
Rj max
min
(9. 8)
называется качеством диода.
Нетрудно проверить, что
или -|/г0 = 4-(vX-1) +1.	(М)
По-1	k
Следовательно, если величина /?'тах при конструировании
выбрана из условия обеспечения заданной величины Lo в режиме
«Открыто», то в режиме «Закрыто» невозможно получить L3 больше
той, которая получается из (9.9). В ряде случаев выключатель
конструируется так, чтобы мощность, рассеиваемая на щелевом
модуле в двух состояниях выключателя, была одинаковой.
Если выключатель с одним щелевым модулем не обеспечивает
заданных значений Lo и L3, то используется последовательное вклю-
чение нескольких щелевых модулей. Кроме того, последовательное
включение нескольких модулей используется для увеличения пре-
дельной импульсной и средней СВЧ-мощности.
4. Выключатели с несколькими щелевыми модулями
При использовании в выключателе нескольких щелевых модулей
появляется возможность увеличения вносимого затухания L3 при
сохранении малых значений Lo и увеличении предельной мощности
СВЧ-сигнала.
59
Выключатель, состоящий из т последовательно включенных в
волновод щелевых модулей, изображен на рис. 9. 1,6. Эквивалент-
ная схема выключателя представлена на рис. 9. 9. Расстояние
,	*	К
между модулями обычно берется кратным ---------- или нечетному
2
кв
числу .
Рис. 9 9 Эквивалентная схема
волнового выключателя с несколь-
кими щелевыми модулями на резо-
нансной частоте
Рис 9 10 Эквивалентная схема вол-
новодного выключателя на резонанс-
ной частоте при расстоянии между
К
щелевыми модулями —
Коэффициент трансформации сопротивлений отрезками 'фидер-
ных линий, длина которых кратна равен единице. Поэтому,
к„
если расстояние между модулями равно ---, то все сопротивления
2
7?' на эквивалентной схеме включены параллельно и по вносимому
затуханию L3, Lo схема, изображенная ’на рис. 9. 9, эквивалентна
схеме, изображенной на рис. 9. 10.
Величина качества всех параллельно соединенных одинаковых
элементов
равна, очевидно, качеству k одного элемента. Отсюда следует, что
если величину L„(L3) выбрать такой же, как и у выключателя
с одним щелевым модулем, то и другая величина L3(L0) будет
равна соответствующей величине указанного выключателя. Однако
при трех же значениях Lo и L3, которые могут быть обеспечены за
счет выбора размеров волновода и положения щели на перегородке
(см. раздел 5), выключатель с т щелевыми модулями имеет в т раз
большую рабочую мощность, чем выключатель с одним элементом
Действительно, при тех же значениях Lo и L3 общее нормиро-
ванное сопротивление т параллельно соединенных сопротивлений
должно быть равно сопротивлению R тах выключателя с одним
9 mln
щелевым модулем. Отсюда следует, что эквивалентное нормирован-
60
116е сопрО1йвлеиие одною Шелевбго модуля Р ад)[.,в.1)ЦКлючЙ«Ай
’«*>
с т модулями
1де /?^в—суммарное нормированное эквивалентное сопротивление.
При указанном условии мощность, рассеиваемая на группе из т
параллельно соединенных сопротивлений В.'зЪ, равна мощности, рас-
сеиваемой на сопротивлении R'3 в выключателе с одним щелевым
модулем. В результате при тех же значениях Lo и L3 мощность, при-
ходящаяся на одно сопротивление R' , т. е. на один щелевой модуль,
в гп раз меньше, чем в выключателе с одним модулем.
Таким образом, использование нескольких щелевых модулей,
расположенных на расстоянии позволяет увеличить рабочую
мощность, но не дает возможности улучшить параметры L3, Lo.
Определим вносимое затухание L3, Lo выключателя, состоящего
из двух щелевых модулей, расположенных на расстоянии —. Экви-
4
валентная схема этою выключателя представлена на рис. 9. 11, а
Рис 9 11. Эквивалентная схема волно-
водного выключателя на резонансной
частоте при расстоянии между щелевы-
^в
ми модулями ——
4
В сечении 2 эквивалентная линия нагружена на сопротивление
ис. 9. 11,6):
(р
Я3 + IF 1 + R'9 '
(9. 10)
61
Это сопротивление трансформируется в сопротивление /?12, вклю-
ченное в сечении 1 параллельно второму сопротивлению 7?ч
(см рис. 19. 11,в):
U72	1 + R4
Т?12 = —=	9 W.
Яг Я'9
Общее сопротивление в сечении 1
(9.11)
_ я12я3	+
Я12 + /?э	1+/?; + я;2‘
Мощность, рассеиваемая на сопротивлении R\ (рис. 9. 11,г),
Р1 = Ра3. - Р0^ = Рпад (1 - Г') = Рпад
/7?! — ^ у
\7?i + W )
__р 4/?;(i+ /?;)(!+ ^ + /?;2)
(1 + т?;)2 пад (2/?;г + 2/?; + 1у
(9.13)
Мощность, приходящаяся на сопротивление Яц, определяется
'СЛёдующим выражением:
Р р- г = ₽	м'.Ч' + К}
” к, + р„ ‘	(2«;! + 2/?; + 1)’
(9
И)
Мощность Р12 распределяется между сопротивлением R9 и W.
Часть мощности Р12, проходящая в согласованную нагрузку на
выходе выключателя,
Pw V+R3P>i Рпад(2/?э2 + 2/?э + 1)2 '
По определению вносимое затухание
L= Л,ад __(2/?;2 + 27?э + 1)2
Pw	47?'4
В режиме «Закрыто» 7?' mill < I и
1 / 1 \2
L3^------!--4 —— \ =4
47? 4	\47?'2	/
4 э гпш	\	х э min/
В |»е>Ййме «Открыто» 7?'max> 1	и
/	1 \2
( 1 +	) = L2a г
\ 'этах /
(9 15)
(9. 16)
(9. 17)
(9.18)
62
В формулах (9 17), (9 18) L3l и £,и— вносимое затухание Для
одною щелевою модуля Можно показать, что при т щелевых
модулях, включенных через ~ ,
4
£3 = 4’"-1£-; L0 = L-	(9.19)
Из выражения (9 19) следует, что в состоянии «Открыто» зату-
хание выключателя равно произведению затуханий отдельных
каскадов В состоянии «Закрыто» затухание выключателя равно
произведению затухания отдельных каскадов, умноженному на 41”-1,
т е. затухание в состоянии «Закрыто» увеличивается с ростом числа
щелевых модулей быстрее, чем затухание в состоянии «Открыто»
(эффект «накопления»). При этом появляется возможность за счет
увеличения числа модулей т и изменения сопротивления R' умень-
шить результирующее затухание Lo в состоянии «Открыто» и одно-
временно увеличить затухание L3 в состоянии «Закрыто», причем
соотношение между Lo и L3 может быть значительно лучшим, чем
это следует из (9. 18).
Рис 9 12 Зависимость L3 (Lo) для
вык ноча гелей с различным числом
щелевых моделей
Рис 9 13 Зависимость L3 (m) для
различных значений Lo
Графики зависимости L3 от Lo при разном количестве щелевых
модулей и количестве полупроводниковых элементов £=100 при-
ведены на рис 9 12 Из графиков следует, что эффективность уве-
личения числа щелевых модулей т, если максимальная величина
£0 ограничена допустимым значением Lomax, быстро уменьшается и,
начиная с некоторого т, увеличение числа щелевых модулей дает
незначительный эффект (рис 9 13) Если величина £э ограничена
снизу допустимым значением £эт1П и увеличение числа модулей т
63
производится для уменьшения коэффициента вносимого затухания
в состоянии «Открыто» Lo, наблюдается то же явление начиная с
некоторого т, уменьшение Lo с ростом т несущественно (рис. 9. 14).
Рис 9 14 Зависимость Lo (m) при
различных значениях
Указанные выше явления связаны формально с тем обстоятель-
ством, что и увеличение L3 и уменьшение Lo при оговоренных
выше условиях достигается за счет увеличения 7?ainax каждого
щелевого модуля. Однако при этом пропорционально увеличивается
Л'
и7?'т1п =—Э^т— В результате при определенном т неравенство
7?,mInC 1 перестает выполняться и выражение (9.17) переходит
в выражение типа (9 18), т. е затухание увеличивается значительно
медленнее.	! (
Из-за уменьшения коэффициента стоячей волны в отрезках щи-
нии между модулями эффект накопления (появления множите'ля
4"г-1) перестает действовать.	1
Необходимо отметить, что рабочая мощность (импульсная и
средняя) при расстоянии между модулями — равна соответствую-
4
щей величине выключателя с одним щелевым модулем. Требуемая
величина эквивалентного нормированного сопротивления щелевого
модуля R' шах обеспечивается выбором размеров поперечного сече-
э min
нпя волновода и места расположения щели па перегородке.
5. Эквивалентное сопротивление щелевого модуля
Выше быта установлена зависимость параметров выключателя
от величину эквивалентною conpoiявления щелевого модуля 7?э.
64
Определим теперь связь между величиной эквивалентного сопро-
тивления 7?д, размерами поперечного сечения волновода, положе-
нием щели на переюродке и сопротивлением полупроводникового
элемента Rt.
Будем считать, что размеры волновода выбраны так, что распро-
страняющейся является лишь основная волна Я10, а все высшие
типы волн находятся в закритическом режиме.
Поле внутри волновода с щелевым модулем можно представить
в виде суммы двух полей, одно из которых является первичным
полем в волноводе с перегородкой без щели, а другое — вторич-
ным, вызванным излучением щели в волноводе влево и вправо от
перегородки, положение которой определяется координатой z —0.
Предположим, что источники т!оля в волноводе расположены
слева от щелевого модуля (рис. 9. 15) и волновод нагружен на
согласованную нагрузку.
Первичное поле в области z > 0 равно нулю, так как для
первичного поля перегородка является сплошной. Слева от перего-
родки первичное поле представляет собой сумму падающей волны
и волны, отраженной от сплошной перегородки. Поскольку ампли-
туды волн одинаковы, а направление распространения противопо-
ложны, то суммарное поле является стоячей волной.
Вторичное поле представляет собой волны с одинаковой ампли-
тудой, распространяющейся влево и вправо от перегородки.
Далее будет показано, что при резонансных размерах щели без
полупроводникового элемента волна вторичного поля, распростра-
няющаяся влево от перегородки, имеет такую же амплитуду, как и
отраженная от перегородки волна первичного поля, но фазы их от-
личаются на л. В результате слева от перегородки отраженная
волна и волна вторичного поля гасят друг друга и в этой части
волновода существует одна единственная волна первичного поля,
распространяющаяся направо в сторону модуля. Вправо от пере-
городки распространяется волна вторичного поля, имеющая такую
же амплитуду, как падающая волна слева от перегородки.
Таким образом, поле слева и справа от перегородки представ-
ляет собой волны с одинаковой амплитудой, распространяющиеся
в одном и том же направлении, т. е. при резонансе перегородка
с щелью без полупроводникового элемента не возмущает поле
основной волны.
При наличии в щели полупроводникового элемента вследствие
ею шунтирующего действия амплитуда волн вторичного поля
уменьшается и слева от перегородки полного гашения отраженной
волны первичного поля волной вторичного поля из-за различия
амплитуд волн не происходит. В указанной области помимо падаю-
щей волны возникает еще и отраженная волна. Вправо от перего-
родки распространяется волна вторичного поля, амплитуда которой
меньше амплитуды падающей волны слева от перегородки.
5 зи
65
РйС- 9. 15. Изменение амплитуды поля в волноводе с щелевым модулем 1а)
в состояниях «Открыто» (б) и «Закрыто» (в).
66
Когда управляющее напряжение отсутствует, сопротивлений
полупроводникового элемента велико и его шунтирующее действие
оказывается незначительно (состояние «Открыто»). При подаче
управляющего напряжения сопротивление полупроводникового эле-
мента резко падает и сильно шунтирует щель. В зашунтированной
щели интенсивность электромагнитных колебаний значительно
уменьшается по сравнению с состоянием «Открыто» и амплитуда
волн вторичного поля, излучаемых щелью в волновод, оказывается
намного меньше амплитуды волн первичного поля. В результате
мощность на выходе выключателя справа от перегородки, переноси-
мая волной вторичного поля, резко уменьшается. Слева от пере-
городки из-за изменения интенсивности вторичного поля появляется
стоячая волна (состояние «Закрыто»),
Введем обозначения:
Ёои, — поперечные составляющие векторов волн Hi0 первич-
ного поля; знак «-{-» соответствует волне, распространяющейся в
положительном направлении оси (падающая волна); знак «—» — в
отрицательном направлении (отраженная волна);
Eyi' — поперечные составляющие векторов воли Hi0 вторич-
ного поля; знак «-|~» соответствуе
щелевого модуля в положитель-
ном направлении оси z; знак
«—» — в отрицательном направ-
лении.
Распределение амплитуды ко-
лебаний первичного, вторичного и
суммарного поля вдоль волновода
в двух состояниях выключателя
показано на рис. 9. 15,6, в.
Взаимное расположение координатных осей и волновода пока-
зано на рис. 9. 16.
Компоненты поля волны Н10, распространяющейся в положи-
тельной направлении оси z, можно представить в таком виде:
волне, распространяющейся от
Рис. 9.16 Система координат
Ёу ~ Ётът {— х е /Агг-
\а )
Нх = Ет — sin f — x'l е
wp	\ a J
Hz^=Eml------cos — X e
аир. \a /
£^ = Я(/ = £г=0,
рде a — размер широкой стенки волновода.
Знак «Н-» соответствует волне, распространяющейся в положи»,
тельном направлении оси z, знак «—» — в отрицательном.
Слева от перегородки поперечная составляющая вектора напря>
женности электрического поля
Ёо у + ( Ёо у + Ёу.
Е~~ ! Е—
Отношение Г = —у-------— представляет собой коэффициент
E0g
отражения слева от перегородки. Электрический вектор первичного
поля £0 у= Е^у направлен параллельно поверхности перего-
родки и в соответствии с граничными условиями на поверхности
проводника при г = 0 должен обращаться в нуль.
Отсюда следует, что Е+у = — Е~у |г=0 и
(9. 20)
г-0
Входное нормированное сопротивление длинной линии в произ-
вольном сечении 'связано с коэффициентом отражения в этом сече-
нии следующим соотношением.
Z' = 1 ±-Г-.	(9.21)
вх J__r
Из (9. 20) следует, что в сечении эквивалент^®# Двухпроводной
линии, соответствующем месту расположения щ^ЙвоГО модуля, т. е.
при z — 0,
ЕТу
Е+
=	<9‘ 22)
Z-- С 1
У i
F+
уч
Эта величина соответствует нормированной сопротивлению
параллельного соединения 7?э и W
z;x = — -~ЭУ— = -А-.	(9. 23)
вх w (/?э+^) /?;+1
Приравняв (9.22) к (9.23), получим
* У
Е+
^'=-------------- (9.24)
/ Ег \
Г = — 1+-12
Е+
08
Таким образом, для определения R'3 необходимо найти вторич-
ное поле Е~и, выразив его через Е^у. Из теории щелевых излучате-
лей известно, что в узкой прямоугольной щели, длина которой не
сильно отличается от 7/2, поле вдоль щели изменяется по синусо-
идальному закону
Е (х', У') ~ Ео sin
(9. 25)
где х\ у', г'— координаты точки в области щели (рис. 9. 17);
— длина щели.
Не делая заметной погрешности, можно считать, что напряжен-
ность поля внутри щели, прорезанной в перегородке конечной тол-
щины t, не зависит от координат у', z’. Тогда распределение напря-
жения между краями щели определяется выражением, имеющим
вид
4ц
2
£7(х)
, /। , ,
dtf = E$b' sin
|х'|
k
— Uo sin k
(9.26)
где b' — ширина щели (рис. 9. 17);
f/0—напряжение между краями щели в сдунем сидении (так
называемое «клеммное» сечение).
Рис 9 17 Поперечная перегород
ка со щелью — система координат
Рис 9 18. Распределение на-
пряженности поля в щели
Полупроводниковый элемент размещается в клеммном сечении
(рис. 9. 18) Поскольку размеры элемента значительно меньше 1т
изменение поля щели в пределах элемента пренебрежимо
мало, можно считать, что к элементу приложено напряжение Uo.
«9
Для определения Et воспользуемся уравнением энергетического
баланса
ро+='>о-,+РГ + ₽г.	I9-27’
где Р£ — мощность, переносимая падающей волной первичного
поля;
— мощность, переносимая волной, представляющей собой
сумму отраженной волны первичного поля и волны вто-
ричного поля слева от перегородки, т. е. мощность, пере-
носимую отраженной от щелевого модуля волной слева
от перегородки;
Р* — мощность, переносимая вторичной волной вправо от пере-
городки;
Pg — мощность, рассеиваемая в полупроводниковом элементе
Мощность, переносимая каждой из перечисленных выше волн,
представляет среднюю за период мощность, проходящую через
поперечное сечение волновода вдоль его продольной оси, и опреде-
ляется следующим выражением:
P =	(9.28)
где Пг— среднее за период значение продольной составляющей
вектора Пойтинга;
S — площадь поперечного сечения волновода.
Величина Пг определяется только поперечными составляющими
векторов поля
Пг = 1 Ре Й	= - Re (Ёу • Нх).	(9.29)
А
Таким образом,
Р = Е*Ре,
т с
где
а b
Ре = — С С— sin2 l~\ dxdy =.	(9.30)
2 J J шр. \а) щН
о о
В приведенных выше формулах величину Ет можно рассматри-
вать как амплитуду волны. Тогда величина Ре представляет собой
мощность волны с единичной амплитудой.
Таким образом,
ро+ =	ро- -	+ ^)2^;
и*
рГ = ^Ре; Pg=2±-
(9.31)
iJQ
Подставив (9. 31) в (9 27) и разделив обе части равенства на Ре,
получим
(^о)г=(^« + Мг + (£:<)'+2^-	<9'32)
Учитывая, ЧТО ЕтО~ — ^тО И	Преобразуем (9.32)
к такому виду:
U2
---— = 2E+E±-~2(E±Y,	(9.33)
где £±z — амплитуда любой из волн вторичного поля.
Дальнейшие выкладки можно разделить на следующие этапы:
1	Находится связь между амплитудой вторичного поля, излу-
чаемого щелью в волновод, и напряжением между краями щели в
клеммном сечении [70 — Но(£’±().
2.	Соотношение Uo — t/0(E±z) подставляется в (9.22) и полу-
ченное уравнение решается относительно
3.	Найденное решение £±z= E£t(E+Q) подставляется в (9.24)
и находится R'3.
Проделаем все эти операции последовательно.
1. Предположим, что в среднем сечении к краям щели, располо-
женной на поперечной переюродке в волноводе, приложено напря-
жение Uo, меняющееся во времени по гармоническому закону.
Частота изменения напряжения f выше критической частоты основ-
ной волны Ню
f>fKpHl0
и ниже критических частот всех высших типов волн
т. е на этой частоте незатухающей является только лишь основная
волна Н10, а все остальные волны находятся в закритическом
режиме.
Вдоль щели устанавливается синусоидальное распределение
напряжения и напряженности электрического поля. Щель излучает
в волновод электромагнитную энергию. Мощность, излучаемая
щелью в волновод, равна сумме мощностей Р+ и Р^, переносимых
волнами влево и вправо от перегородки. Так как амплитуды волн
равны (в силу симметрии всей системы относительно плоскости
перегородки) то Р+=Р~, и
+	=	(9.34)
С другой стороны, мощность излучения щели равна средней за
период мощности, проходящей через поверхность щели в волновод.
Поверхность щели, через которую в волновод из щели поступает
электромагнитная энергия, состоит из двух одинаковых частей 5Ш,
71
каждая из которых является частью плоских поверхностей пере-
городки, обращенных в левую и правую часть волновода (рис. 9 19)
Мощности, проходящие через
Рис. 9 19 Поперечная перегородка
со щелью
поверхность щели в левую и пра-
вую часть волновода, определя-
ются следующими выражениями-
P~ = JUzdS; P+ = $ILzdS,
где Пг— среднее значение про-
дольной компоненты вектора Пон-
тинга на соответствующей части
, по которой производится ин-
тегрирование
Поскольку Р/ = Р~, то
(9. 35)1
Pz=P*+Pr==2^zdS
Интеграл в (9. 35) может быть вычислен по любой из частей 5.
Для определенности будем рассматривать излучение в правую
часть волновода
Среднее значение продольной компоненты вектора Пойтинга на
той части поверхности щели 5Щ, которая обращена к правой части
волновода,	1
=	(9 36)
где £ущ, Нхт—компоненты векторов поля на поверхности 5Щ.
Напряженность поля Еу щ определяется по заданному значению
с помощью формул (9. 25) и (9. 26)
• (9-37)
Нахождение магнитного поля на поверхности является более
сложной задачей. Здесь можно воспользоваться следующим обстоя-
тельством. По отношению к поверхности 5Щ, которая служит грани-
цей между внутренней областью щели и правой частью волновода,
поле щели является касательной компонентой. Согласно гра
ничным условиям, касательная компонента магнитного поля непре-
рывна при переходе через границу раздела, если на границе SU1
отсутствуют электрические токи Поэтому на границе поле щели
Дхщи поле волновода Нхв совпадают. Поле волновода около пере-
юродки со щелью имеет сложную структуру и представляет собой
суперпозицию поля основной волны и бесконечного числа типов
волн, которые находятся в закритическом режиме и быстро зату-
хают по мере удаления от перегородки. Поэтому на поверхности
щели	оо
wt!! Н,Щ=Я,В=2^ИЛ.	.(9.38)
m, п
72
Подставий (9 38) в (9.36), получим
।	5ю
nf-^^Re(^UIm„Axm„) = ^lIZOT„, (9 39)
т п	т, п
1де Пгтп — среднее за период значение продольной компоненты
вектора Понтинга, соответствующее различным типам
волн.
Перенос энергии вдоль волновода, в котором размещается щеле-
вой модуль, практически осуществляется только лишь основной
волной Ню, так как все высшие типы волн находятся в закрити-
ческом режиме и' их амплитуда быстро уменьшается в направле-
нии оси волновода. Поэтому можно положить Пгтн—0 для всех
высших типов волн В результате получаем
Uz=2-Re(Em^io).	(9.40)
При резонансе поля Е и Н в щели синфазны.
Мощность излучения в правую часть волновода
ГДе
dx'dy' ~
(9.41)
(9.42)
€<73
Величина л'о представляет собой координату х среднего сече-
ния щели (рис. 9.20), у=- — —замедление фазовой скорости вол-
k
ны Н\й. Если щель повернута в плоскости перегородки на угол
(см. рис. 9. 20), то
)	/ kl<
--— COS 0  COS I —-
2a I (2
I	\2
1— — cos 0
\2a	/
/ю — 2 sin [ — '------------
\ а
X. (9.42')
6
Рис. 9. 20. Поперечная перегородка с на-
клонной и смещенной щелью
Величина fi0 зависит только лишь от геометрических парамет-
ров выключателя и частоты возбуждаемого поля, но не зависит от
его напряженности.
Приравняв мощность, переносимую волной от перегородки в
правой части волновода, к мощности, проходящей через поверх-
ность в правую часть волновода, определим амплитуду напря-
жения в щели UQ:	i
р	Е+j .
mi е q w mi*
2Е+Ре
jj   mi е
ио —	7
(9. 43)
2. Подставим найденные значения в (9.33):
4 (£+ ? Р2
----‘ = 2Е+ Е±. —2 (£± )2.
Из этого уравнения следует зависимость для напряженности
поля в среднем сечении волновода:
Е+ Р
ту/ю
f2 I Re
+
(9. 44)
т *
И
3. Подставив найденное значение в (9. 24), получим
р, _ J 10-^
2ре 
Величины /ю и Ре, определяемые соотношениями (9. 30), (9. 42),
зависят только от размеров волновода и положения щели на
перегородке.
Выражение (9. 45) можно представить в более удобной форме.
Для этого мощность, излучаемую в волноводе щелью, определим
следующим образом.	yig
Ps = ~2~’
(9. 45)
(9. 46)
(9. 47)
где g— проводимость щели, приведенная к сечению Щели.
Приравняв (9.46) к (9.34), получим
4£±4>е
а =____т‘ е
U’2	'
<-у0
Подставим в это выражение величину Uo из формулы (9.43).
Тогда выражение для проводимости g можно представить в таком
виде:
g — ~
ре
16 sin2
\ а
k2ab
f cos2 0
77 v"
— cos 0
При в-О
/ тс/	\	/ kl
X cos I —2- COS 0 I — COS I —-
1 2a	/	| 2
16 sin2/—0
1 a
ktaby3
cos
—S- — cos I —1
2а	2
(9. 48)
Заменив в (9.45) отношение
получим
или
на проводимосНР щели g,
е
П' „
r; = ?£ = пч>\
(9. 49)
ё =
2
2
э
где
W
п Z=z
‘ 75
Величину а можно рассматривать как коэффициент трансфор-
мации идеального трансформатора, к входным зажимам которого
присоединен полупроводниковый элемент или, точнее, эквивалент-
ное ему активное сопротивление /?,, а выходные зажимы соединены
с эквивалентной двухпроводной линией (рис. 9.21).
О------------------------------Q--

гЦ
о
о—1
Рис 9 21. Эквивалентная схема вотноводного
выключателя
Из формул следует, что эквивалентное сопротивление Яэ про-
порционально проводимости щели. При перемещении щели от
середины перегородки к узкой стенке проводимость щели, согласно
(9.48), уменьшается, а вместе с ней уменьшается и R'a. Поворот
щели в плоскости перегородки также приводит к уменьшению
проводимости и /?э.
Наибольшее значение сопротивление R’ имеет при размещении
щели в середине перегородки параллельно широким стенкам волно-
вода. Уменьшение размеров поперечного сечения волновода
приводит к увеличению проводимости На рис. 9. 22 представлены
графики зависимости g(©) и g(x, а) для перегородки со щелью
длиной 1т в волноводе МЭК-100 (axb = 12,5X28,5 мм).
Расчетное задание
1. Рассчитать зависимости
(^?э 0 щах)1	(^о э mln)
для выключателя с одним щелевым модулем при расположении
U -;в = о).
2	/
щели в центре перегородки I —
\ а
Расчетные формулы
4-1+яД—
чэ max
э mln
4
где £эотах— эквивалентное нормированное сопротивление при раз-
мещении щели в центре перегородки.
Указанные зависимости рассчитать для следующих пределов из-
менения эквивалентных сопротивлений
R" = 5+20; R’ ,
э о max	’ э о mln
0,01-0,05.
76
77
hocipoiiib [рафики зависимостей Lu (^эошах)’’ ~
~ 
2. Рассчитать зависимости
= Lo max)’ ^э=^з(^Эш1п)
для выключателя с одним щелевым модулем при смещении щели
X 1
от центра к боковой стенке волновода. — = — ; 0 = 0.
а 4
Расчетные формулы:
Lo = И- “
__________1
D' •	( Х
К. m • sin к—
э m ax	I
/ X \ *
4/?'	• sin | it— |
Э m n I CL 1
Пределы изменения величин R' min указаны в п. 1.
3 °max
Построить графики зависимостей ^о(^этах^’ ^3=*
X 1
при — = — .
а 4
3. Рассчитать зависимости
^о(^этах)’ ^“ ^(^эго1п)
для выключателя с одним щелевым модулем при повороте щели,
/ х 1 \
расположенной в центре перегородки — = — | на угол 6 = 45°.
\ а 2 J
Расчетные формулы
£ — 1 -J_____!_____•
°~	+^0П,ахК®)Г
L - 1
3 ICJ(W ’
где
f(6)=s
/ It/ COS 6 \
COS —----------- — COS —S I
\ 2a /	\ X /
1 I 1 V 2П
1-- --- COS2 ©
12а/
lt/щ
cos —S- — cos —IS-
2a I X

2
В данной работе
1 = 3,2 см; а — 2,85 см.
78
Для опредёЛения f(&) можно Воспользоваться графиком, ЙрёД-
ставленным на рис. 9. 23.
Рис 9 23 График вспомогательной функции f(&)
Пределы применения величин R' тах указаны в п. 1.
3 тт
Построить графики зависимостей тах); ^-з(^э • )•
4. Рассчитать зависимости
£о = Ло(^Эгпах); Аз = 4(/?эт1п)
для выключателя с двумя щелевыми модулями, расположенными
в волноводе на расстоянии друг от друга.
Расчетные формулы:
I — 1 _|___-____  £ — .. .. 1
п> ’	3—СР' V
'этах	V'amlnJ
Пределы изменения величин R' тах указаны в и. 1.
э min
Построить графики зависимостей ^о(^эщах)’ ^3(^эт1п)*
5. Рассчитать зависимости Lo = L„(R'3max); L3 = L3 для
выключателя с двумя щелевыми модулями, расположенными
кв
в волноводе на расстоянии — друг от друга.
4
Расчетные формулы:
/	1	\2	1
L° ~ (1 + ~R'	) ; £з ~ 4/?’4 . ’
\ 'э max /	'э mm
Пределы изменения величин R' указаны в п. 1.
max
min
Построить графики зависимостей ^-о(^этах)’ (^iain)’
f79
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Описание лабораторной установки и ее схема
Лабораторная установка, блок-схема которой представлена на
рис. 9. 24, состоит из генератора, измерительной линии, измеритель-
ного усилителя, согласованной детекторной секции, ферритного
вентиля, градуированного аттенюатора, короткозамыкающего порш-
ня и выпрямителя — источника управляющего напряжения. В дан-
ной работе используются два щелевых модуля п два отрезка вол-
новода, на которых нанесены номера 1 и 2.
Рис. 9. 24. Блок-схема установки:
1 — генератор; 2 — измерительный усилитель; 3 — и:-
мери1е1ьная линия; 4 — выпрямитель; 5 — детектор-
ная секция, 6 — щелевой модуль
Для устранения реакции генератора на отраженную волну,
амплитуда которой при выполнении некоторых пунктов измерений
мало отличается от амплитуды падающей волны, между генерато-
ром и остальной частью установки включается ферритовый вентиль,
поглощающий отраженную волну. Для измерения коэффициента
вносимого затухания между вентилем и измерительной линией
установлен градуированный аттенюатор Измерительная линия ис-
пользуется в данной работе для настройки установки и для изме-
рения КБВ на входе выключателя при определении эквивалент-
ного сопротивления щелевого модуля. В комплект лабораторной
установки входит короткозамыкающий поршень, применяемый при
измерениях эквивалентного сопротивления модуля.
В данной работе исследуется два щелевых модуля, которые
устанавливаются на фланце отрезка волновода, присоединенного
к измерительной линии. На фланце имеются два штифта, которые
при установке модулей входя г в специальные отверстия в метал-
лических пластинах модулей.
Щелевой модуль 1 имеет две пары отверстий, использование
которых позволяет смещать щель в плоскости поперечного сече-
ния волновода в направлении узких стенок Около каждой пары
80
отверстий проставлены номера 1 и 2. Величина смещения, соответ-
ствующая каждой паре отверстий, приводится в расчетном
задании.
Щелевой модуль 2 также имеет две пары пронумерованных
отверстий, расположенных по окружности, что дает возможность
осуществить поворот щели в плоскости поперечного сечения.
Величина угла поворота, соответствующая каждой паре отвер-
стий, приводится в расчетном задании.
При измерении вносимых коэффициентов затухания исполь-
зуется согласованная детекторная секция, присоединяемая к выхо-
ду выключателя.
Управляющее напряжение подводится к полупроводниковым
элементам выпрямителя. На панели выпрямителя имеются гнезда
для подключения проводников, идущих от щелевых модулей. Вклю-
чение выпрямителя производится тумблером. При включении на
панели загорается красная лампочка, свидетельствующая о том,
что управляющее напряжение подано.
В комплект упаковки входит также два пронумерованных от-
резка волноврда, которые используются при исследовании выклю-
чателя с двумя щелевыми модулями. Длина отрезков волноводов
кратна: 1 — — и 2 —
Порядок выполнения эксперимента
Перед началом измерений необходимо убедиться в том, что гене-
ратор настроен на заданную частоту 8375 Мгц. Проверка настрой-
ки производится по градуированной таблице волномера гене-
ратора.
I. Определить нормированное эквивалентное сопротивление
щелевого модуля R^ в двух состояниях выключателя.
К входной розетке усилителя 28И присоединяется кабель от
детекторной секции измерительной линии. Тумблер управляющего
напряжения на панели выпрямителя устанавливается в положение
«Выключено».
Далее производится настройка установки. На фланце отрезка
волновода, присоединенного к измерительной линии, устанавли-
вается металлическая пластинка. Пластинка закорачивает волно-
вод и в волноводе измерительной линии устнавливается стоячая
волна.
1. Путем перемещения каретки измерительной линии опреде-
ляется положение какого-либо узла напряженности электрического
поля. Желательно зафиксировать положение узла, расположенного
ближе к середине интервала перемещения каретки. Положение
узла может быть определено более точно путем усреднения двух
положений каретки, соответствующих двум равным показаниям
6 377
81
Ийдика+ора усилйтеля 28ИМ по обе стороны от узла (рис. 9.25)
Выбранный узел находится на расстоянии п— от закорачивающей
пластинки, где п —целое число, ZB—длина волны в волноводе
После определения положения узла напряженности электричес-
кою поля закорачивающая пластинка снимается и вместо нее уста-
навливается щелевой модуль 1 и короткозамыкающий поршень.
Проводник, с помощью которого управляющее напряжение по-
дается на щелевой модели, включается в штепсельное гнездо на
панели выпрямителя
При установке щелевого модуля необходимо обратить внимание
на то, чтобы штифты, имеющиеся на фланце волновода, вошли в
пару отверстий 1.
2 Перемещая поршень, необходимо установить его в такое по-
ложение, чтобы щелевой модуль оказался в пучности напряжен-
ности электрического поля Расстояние от щелевого модуля до
поршня в этом случае будет равно нечетному числу —. Если вол-
4
повод представить на эквивалентной схеме в виде двухпроводной
линии (рис 9 26), то в сечении, соответствующем месту включения
модуля, величина нагрузки будет равна /?" , так как входное сопро-
тивление отрезка линии эквивалентного волновода, в котором
перемещается поршень, будет бесконечно большим
Для установки поршня в нужное положение необходимо.
а)	установить каретку измерительной линии в положение,
найденное в п 1;
б)	перемещая поршень, добиться минимальных показаний ин-
дикатора усилителя 28И При этом узлы напряженности электри-
ческого поля будут занимать в волноводе такое же положение, как
и в п 1 Положение поршня может быть определено более точно
путем усреднения двух положений, соответствующих двум равным
показаниям индикатора по обе стороны от минимума,
в)	сместить поршень на расстояние ——. При этом щелевой
4
модуль окажется в пучности напряженности электрического поля
Длина волны в отрезке волновода, в котором перемещается пор-
шень, равна Хв-~ 39 мм
Измерение эквивалентного сопротивления щелевого модуля R'
производится в следующем порядке
1 Состояние «Открыто» Тумблер управляющего напряжения
находится в положении «Выключено»
С помощью измерительной линии определяется коэффициент
бегущей волны (КБВ)
82
ИвИОЗОНиЯ индикатора
Рис 9.25 Определение положения
минимума нагруженности поля
волноводе и сопротивления;
в эквивалентной линии
Ьоскольку 7?’max > 10, то КБВ и измерение производите^
по методу так называемого удвоенного минимума, который основан
на измерении остроты кривой распределения напряженности поля
вблизи минимума напряженности Процесс измерения состоит в том,
что прежде всего измеряется величина минимума по индикатору
усилителя 28ИМ. Затем находят два положения каретки измери-
тельной линии, в которых показания индикатора равны удвоенному
значению минимума, как показано на рис 9. 27.
Рис 9 27. Определение КБВ методом
«удвоенного» минимума
Коэффициент бе!ущей волны определяется по следующей
формуле.
]ygg __ ^mln  2ir2^Q
^шах
где z0 — перемещение каретки измерительной линии, показанное
на рис. 9. 25;
Хв—длина волны в волноводе измерительной линии; в данной
установке < = 39 мм.
Нормированное эквивалентное сопротивление щелевого модуля
определяется по формуле
Sffl,x КБВ ‘
По данным измерений с помощью графика зависимости £l —I
\ а /
/х	2/?'\
|та рнс. 9. 22, б определить тах диода [ — — 0,5 ^шах = —-).
\ °	g I
2. Состояние «Закрыто».
Переключатель управляющего напряжения на панели выпря-
мшеля устанавливается в положение «Включено».
Поскольку min <0,1, то КБВ <0,1 и измерения необходимо
производить по методике, изложенной в предыдущем пункте. Нор-
мированное эквивалентное сопротивление определяется по формуле
84
{	I Л I
По данным измерений с помощью графика зависимости Д I— I
2^?э
на рис. 9 22,6, определить P/mln диода. =
g
3 Тумблер управляющего напряжения установить в положение
«Выключено».
4. Модуль 1 заменяется модулем 2 и снова выполняются пункты
измерений 1, 2. При измерении характеристик модуля 2 штифты
должны входить в отверстия 1. Результаты измерений занести в
табл. 9. 1.
Таблица 9 1
№ щелевого модуля	max	Rs mln	^max	min
1				i i ?
2				I i
II Определить зависимость отношения коэффициентов вноси-
ла
мого затухания —— в двух состояниях выключателя от попереч-
но
ного смещения щели в плоскости перегородки На фланце волно-
вода устанавливается щелевой модуль 1 так, чтобы штифты вошли
в отверстия 1.
1.	Вместо короткозамыкающего поршня к щелевому модулю 1
присоединяется детекторная секция с ферритовым вентилем. Кабель
детекторной секции включается во входную розетку усилителя
28ИМ. С помощью аттенюатора стрелка индикатора усилителя
28ИМ устанавливается в середине шкалы.
2.	Тумблер управляющего напряжения устанавливается в поло-
жение «Включено». Уменьшая затухание, вносимое аттенюатором,
необходимо установить стрелку индикатора в прежнее положение.
3.	По градуировочному графику аттенюатора определяется за-
тухание в децибелах, вносимое аттенюатором в п. 1 и 2. Разность
этих значений равна, очевидно, искомому отношению, выражен-
ному в децибелах.
Полученный результат соответствует среднему положению
щели в плоскости поперечного сечения волновода.
Далее щелевой модуль устанавливается последовательно во
второе положение так, чтобы штифты, имеющиеся на фланце, вхо-
дили в отверстия 2. После этого необходимо выполнить пп. 1, 2, 3
измерений. Результаты измерений занести в табл. 9. 2. JU) ,
г 85
Таблица 9.2
№ отверстия	।	1	2
_Х_ а i-з л Т’ дб Ьо эксперимент L3 io теория is теория io теория	0,5	0,25
По данным экспериментальных измерений величин R' тах
э min
щелевого модуля 1, выполненных в п. 1 с помощью графиков зави-
симостей Ro(R '3maK) и £3 (Яд , ), построенных при выполнении
расчетного задания (см. п. 1 и 2 расчетного задания), определить
теоретические значения Lo и L3, а также величину отношения
найденных значений, выраженную в децибелах 10 1g—- I. Полу-
\ Дэ /
ченные данные занести в табл. 9. 2.
III. Определить зависимость отношения коэффициентов затуха-
ния в двух состояниях выключателя от угла поворота щели в пло-
скости поперечного сечения волновода.
Щелевой модуль 1 заменяется щелевым модулем 2 и выпол-
няются все этапы измерений, описанные в п. II. Результаты изме-
рений заносятся в табл. 9.3.	„ „	„ „
г	Таблица 9. 3
№ отверстия		1	2
6° Угол поворота		0	45
L3			
Z-o эксперимент			
is			
io теория			
i3 теория			
io теория			
86
По данным экспериментальных измерений величин R'
max
ппп
щелевого модуля 2, выполненных в п. 1 и с помощью графиков
зависимостей Lo (R'3	), L3 (R3 ), построенных при выполнении
расчетного задания (см. п. 3 расчетного задания), определить тео-
ретические значения Lo и L3, а также величину отношения найден-
ных значений, выраженную в децибелах I 10 In —— I . Полученные
данные занести в табл. 9. 3.
IV. Определить отношение коэффициентов вносимого затухания
в двух состояниях выключателя с двумя щелевыми модулями.
1. На фланце волновода, присоединенного к измерительной ли-
нии устанавливается щелевой модуль 1 так, чтобы штифты вошли
в отверстия 1. К щелевому модулю присоединяется отрезок волно-
вода 1, длина которого кратна целому числу На свободном
фланце этого отрезка устанавливается модуль 2 так, чтобы штиф-
ты, имеющиеся на фланце, вошли в отверстия J. Затем к щелевому
модулю 2 присоединяется согласованная детекторная секция. Про-
водники, с помощью которых управляющее напряжение подается
на полупроводниковые элементы, включаются в штепсельные
гнезда на панели выпрямителя.
С помощью аттенюатора стрелка индикатора усилителя 28ИМ
устанавливается в середине шкалы. Далее выполняются этапы
2, 3 п. II.
2. Отрезок волновода 1 заменяется отрезком волновода 2, длина
которого кратна нечетному числу четвертей волн в волноводе, и по-
вторяются измерения, описанные в п. 1. Результаты измерений
заносят в табл. 9. 4.
Таблица 9 4
d
pacci ояние
между модулями
(2« + l)^-
4
эксперимент
теория
L3 теория
Lo теория
№
По данным экспериментальных измерений величин /?' шах щеле-
3 min
вых модулей 1 и 2 (см. п. 1) рассчитать среднее значение этих
сопротивлений
R' I /?'
/ D4 ' ' \	шах 1 ‘ s max 2 .
Ю э;тах)ср	2	’
р'	।	р'
/ п' X _____ э mln 2 ‘ э mln 1
\ э mlnjcp	2
По найденным средним значениям с помощью графиков зави-
симостей b0(/?'max), L3 (Я’га1п), построенных при выполнении рас-
четного задания (см. п. 4 и 5 расчетного задания), определить тео-
ретические значения Lo, L3, а также величин^ отношения найден-
ных значений, выраженную в децибелах ( 10 1g—) . Полученные
данные занести в табл. 9. 4.
Требования к отчету
Оформление отчета должно отвечать требованиям, изложенным
в разделе 1 части I Руководства к лабораторным работам.
В содержание отчета включается:
1.	Электрическая схема лабораторной установки.
2.	Результаты выполнения расчетного задания (10 графиков).
3.	Четыре таблицы с результатами измерений и расчетов.
Контрольные вопросы
1.	Что называется вносимым затуханием выключателя?
2.	Что называется эквивалентным сопротивлением щелевого
модуля? От чего зависит величина эквивалентного сопротивления
модуля?
3.	Как зависит величина вносимого затухания от эквивалент-
ною сопротивления щелевого модуля в двух состояниях выклю-
чателя?
4.	Что называется «качеством» полупроводникового элемента?
5.	Какие преимущества имеет размещение щелевых модулей на
6.	Какие преимущества имеет размещение щелевых модулей на
расстоянии
7.	Как зависит вносимое затухание в состоянии «Открыто» от
числа щелевых модулей при фиксированном значении указанного
коэффициента в состоянии «Закрыто»?
88
8.	Как зависит вносимое затухание в состоянии «Закрыто» от
числа щелевых модулей при фиксированном значении указанного
коэффициента в состоянии «Открыто»?
9.	Как выглядит распределение амплитуды поля в волноводе
перед щелевым модулем и после него в двух состояниях выклю-
чателя?
10.	Как зависит величина эквивалентного сопротивления выклю-
чателя от смещения щели в направлении узких стенок волновода?
11.	Как зависит величина эквивалентного сопротивления щеле-
вого модуля от угла поворота щели в плоскости поперечного сече-
ния волновода?
12.	Как зависит величина эквивалентного сопротивления щеле-
вого модуля от высоты волновода?
13.	Почему в щелевых модулях применяются трехэлектродные
полупроводниковые элементы?
14.	В чем состоит отличие pin-диодов от р-п-диодов?
15.	Почему pin-диоды имеют более высокий уровень рабочей
мощности по сравнению с р-п-диодами?
16.	Перечислите основные параметры полупроводниковых
выключателей.
Работа № 10. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК
КОММУТАЦИОННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ
Цель работы
1. Изучить принцип действия сканирующих антенных решеток
с фазовращателями дискретного действия.
2. Теоретически и экспериментально определить характеристи-
ки линейной антенной решетки с ответвительными фазовращателя-
ми на pin-диодах.
Теоретическая часть
Для выполнения работы необходимо изучить материал, изло-
женный в следующих руководствах [6], стр. 50—85, [3], стр. 392—
401 и [7], стр. 120—124.
При подготовке к работе необходимо выполнить расчетное за-
дание. Для самопроверки в конце описания приведены контроль-
ные вопросы.
Расчетная часть
Расчет характеристик линейной антенной решетки производится
для двух режимов работы, в одном из которых фазирование произ-
водится с дискретом Д = 90°, а в другом — с дискретом Д = 180°.
Расчет ведется для одного направления главного максимума
диаграммы направленности Фтах. Направление главного максиму-
4 89
ма, указанное в табл. 10. 1, задается для каждой бригады студен-
тов в зависимости от выполняемого варианта работы.
Таблица 10.1
№ варианта	1	2	3	4	5	6
^шах	19	—20	21	-22	23	-24
1.	Определить величину сектора однолучевого сканирования.
Расчетная формула
2&nPe* = 2arcsin/у—,	(10- О
где % — длина волны в свободном пространстве;
Т — шаг излучателей в решетке.
В данной работе л — 3,2 см; Т = 1,9 см.
2.	Определить ширину луча решетки на уровне половинной м<Й1-
ности для трех направлений луча
шах —	шах — ^пред? шах*
Значение i33max определяется по табл. 10. 1.
Расчетная формула
2 Фо,5 = 51
к
№ncosOmax
град,
(10J)
где Фгпах — угол между нормалью к линии расположения излуча-
телей и направлением главного максимума, отсчитываемый от нор-
мали в сторону выхода антенной решетки.
3.	Определить коэффициент усиления решетки G для А —90°,
А=180°и А —0.
Расчетная формула
(. Д\а
sin — \
2 I
—д— I	(10. Э)
~2 /
2NT
-----коэффициент направленного действия линейной
X
решетки, состоящей из щелевых излучателей,
параллельных ее оси, без коммутационных фазо-
вых ошибок (в исследуемой решетке М = 25);
1] — 0,4 — коэффициент полезного действия исследуемой
решетки.
, 4. Определить направление наибольших по уровню коммута-
ционных и комбинационных лепестков с индексами h — + 1 для
1.90
решетки с фазовращателями, дискрет изменения фазы которых
равен А = 90° и А = 180°.
Расчетная формула
Ър л = arc sin
(Ю.4)
где
sin $max +^-р + Mh (sin ^max +1) । >
•&ph— угол, определяющий направление комму-
тационных и комбинационных лепестков
с индексами Л = + 1 и р — + 1, отсчиты-
ваемый от нормали к линии расположе-
ния излучателей в сторону выхода
антенной решетки;
2ir
М —------число позиций фазовращателя;
А
с
— коэффициент фазовой скорости в пита-
ющем волноводе, сечение которого в ис-
следуемой решетке равно 2,85X 1,25 см;
р, h — индексы комбинационных и коммута-
ционных лепестков;
а — размер широкой стенки питающего
волновода.
Значение целочисленной величины р определяется из следую-
щего неравенства:
Т	Т
— (а— 1)<р< -
к	к
где а = — [sin Omax(Af/i 1)-[-ЛТЛ-у].
5. Определить относительный (по мощности) уровень коммута-
ционных и комбинационных лепестков с индексами h = + 1 для
решетки с фазовращателями, дискрет изменения фазы которых
равен Л = 90° и А = 180°.
Расчетная формула
(10. 5)
-1 1 cos Y
Zp h ~ \Mh + 1 COS в'тах/
Значение flmax определяется по табл. 10. 1.
6. Определить направление и относительный уровень (по мощ-
ности) дифракционного максимума диаграммы направленности при
отклонении луча за пределы сектора однолучевого сканирования
( | Ищах | > ^пред)-
Расчетные формулы
Ьр = arc sin fsin Огаах + А/Л ;
/ cos &р
р \ COS ©щах/
(10. 6)
(10. 7)
(10. 8)
*91
Величина индекса р определяется из следующего неравенства:
к	Т
— ~ (1 + sin O'max) <С. Р "Г"(1 Sin &п1ах) ,
Т	f'
а направление максимума диаграммы направленности 0гаах в дан-
ном случае берется из табл. 10. 2.
Таблица 10 2
№ варианта	1	2	3	4	5	6
^тах	60	-61	62	-63	64	-65
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Описание лабораторной установки
Лабораторная установка состоит из генератора, передающей
антенны, в качестве которой используется рупорная антенна, сое-
диненная с генератором с помощью гибкого коаксиального кабеля;
приемной коммутационной антенной решетки, к выходу которой
подключена детекторная секция; измерительного усилителя, соеди-
ненного с детекторной секцией и выпрямителем. Блок-схема лабо-
раторной установки представлена на рис. 10. 1.
Рис 10 1 Блок-схема установки
1 — генератор, 2 — линейная коммутационная решет-
ка, 3 — детекторная секция; 4 — измерительный
усилитель, 5 — выпрямитель
В данной установке коммутационная антенная решетка исполь-
зуется как приемная антенна. Электромагнитная энергия, посту-
пающая из генератора в передающую рупорную антенну, модули-
руется по амплитуде прямоугольными импульсами. Высокочастот-
92
йый сигнал, принятый коммутацйонной антенной решеткой, после
детектирования усиливается в измерительном усилителе и его
величина может быть определена по показаниям стрелочного при-
бора усилителя. Поскольку диод детекторной секции работает
в режиме квадратичного детектирования, то показания индикатора
усилителя пропорциональны диаграмме направленности коммута-
ционной решетки по мощности.
Выпрямитель в данной установке используется для подачи
управляющего напряжения на pin-диоды фазовращателей.
Коммутационная антенная решетка установлена на специаль-
ной стойке и может вращаться относительно вертикальной оси.
Отсчет угла поворота производится с помощью подвижной
стрелки и шкалы с делениями, закрепленной на стойке. Поворот
решетки на угол, заключенный между соседними делениями,
равен Г.
Коммутационная антенная решетка состоит из питающего вол-
новода, связанного через коммутируемые щели с 25 отрезками
волноводов, длина которых равна 3/2ЛВ- В питающем волноводе
распространяется бегущая волна. Концы отрезков волноводов
закорочены металлическими пластинками с прорезанными в них
коммутируемыми наклонными щелями, через которые электромаг-
нитная энергия может излучаться во внешнем пространстве. Щели,
связывающие отрезки волноводов с питающим волноводом, в даль-
нейшем будут называться щелями связи, а наклонные щели на
укорачивающих пластинках — излучающими щелями. Отрезок
волновода, коммутируемые щели и питающий волновод образуют
фазовращатель ответвительного типа, с помощью которого фаза
излучаемых колебаний может меняться скачками через 90°. Решет-
ка содержит 25 фазовращателей. В каждом фазовращателе ис-
пользуется 4 коммутируемых щели: две щели связи и две излуча-
ющих щели. Всего в антенной решетке используется 100 коммути-
руемых щелей.
При работе фазовращателя одна из щелей связи и одна из
излучающих щелей всегда замкнуты и практически не пропускают
электромагнитную энергию. Замыкание тех или иных щелей, осу-
ществляемое с помощью pin-диодов, зависит от величины требуе-
мого фазового сдвига. Щели связи расположены вдоль оси питаю-
щего волновода на расстоянии d — —— (рис. 10. 2, а). Поэтому при
4
переключении щелей связи фаза возбуждения отрезка волновода
. 2те	те
меняется скачком на А =— а =—.
кв	2
Излучающие щели имеют противоположный наклон и возбужда-
ются током, направление которого показано на рис. 10. 2, б. Энер-
гия волны, возбуждаемой в отрезке волновода, излучается одной
93
из наклонных щелей, коммутируемых полупроводниковыми Диода-
ми. Вследствие малого угла наклона преобладает по величине одна'
из составляющих поля щели, а именно — составляющая Ех. Указан-
ная составляющая является рабочей. Составляющие поля Ех в на-
клонных щелях имеют противоположное направление, поэтому при
переключении излучающих щелей фаза излученного поля, соответ-
ствующая компоненте Ех, изменяется на 180°. При коммутации
щелей связи и излучающих щелей происходит дискретное измене-
ние фазы излученного поля.
Рис 10 2 Ответвительный фазовращатель;
а — схема устройства, б — ориентация векторов напряженности
электрического поля
При замкнутых щелях 1 и 3 энергия поступает в отрезок волно-
вода через щель 2 и излучается через щель 4. Фаза излученного
поля при указанном сочетании замкнутых и разомкнутых щелей
принимается равной нулю.
При замкнутых щелях 2 и 3 фаза излученного поля равна 4-90°,
при замкнутых щелях 1 и 4— 180° и при замкнутых щелях 2 и 4 —
270°.
Управление pm-диодами, а следовательно, и коммутация щелей
осуществляется путем переключения приборов. Тумблеры разме-
щаются на общей плате позади антенной решетки. Для управления
антенной решеткой используются 50 тумблеров. Каждому фазо-
вращателю соответствует два тумблера. Один тумблер коммути-
рует щели связи, другой — излучающие щели. При переводе тумб-
лера из одного положения в другое одна из двух щелей связи или
излучающих щелей закорачивается, другая становится разомкну-
той. Электрическая схема управления фазовращателем представ-
лена на рис. 10 3. Тумблеры, управляющие одним фазовращателем,
расположены на общей плате вдоль вертикальной линии и межд^
ними проставлен номер фазовращателя. Нумерация фазовращате-
лей ведется в направлении от выхода антенной решетки к нагрузке.
94
Тумблеры, расположенный 'й Верхнем ряду, управляю г щеляМй
связи, в нижнем ряду — излучающими щелями.
Рис 10.3 Схема упраиления фазовращателя
Позиция каждого тумблера обозначена цифрами. Позиции
тумблера, управляющего щелями связи, обозначены цифрами 1 и 2.
Позиции тумблера, управляющего излучающими щелями — циф-
рами 3 и 4. Схема включения тумблеров такова, что когда тумб-
леры какого-либо фазовращателя находятся в позиции 1 и 3
(сокращенно 13), фаза излученного поля равна нулю в позиции
23 — 90°, в позиции 14—180°, в позиции 24 — 270°.
Если все фазовращатели установить в одну и ту же позицию,
например 13, то фазовое распределение в решетке будет повторять
изменение фазы в питающем волноводе.
Фазовращатели, применяемые в исследуемой решетке, могут
также работать в режиме изменения фазы скачком через Д = 180°,
т. е. как более грубые фазовращатели. При этом управление фазо-
вращателями определяется с помощью тумблеров, связанных с
излучающими щелями, в то время как положение тумблеров, свя-
занных с щелями связи, в процессе сканирования остается неиз-
менным.
Указанная возможность используется в данной работе для ис-
следования зависимости формы диаграммы направленности решет-
ки от величины Д.
В решетке одновременно замкнуты 50 щелей. Ток управления,
протекающий через каждый диод, равен 100 МА. Общий ток управ-
ления антенной равен 5 А. Мощность управления антенной 35 Вт.
Из них 30 Вт рассеивается на балластных сопротивлениях, назна-
чение которых состоит в равномерном распределении тока через
диоды.
95
Связь излучающих щелей с питающим волноводом зависит от
угла наклона излучающих щелей а и уменьшается при уменьше-
нии этого угла пропорционально а2. Так как длина отрезков волно-
* К
вода обратна —, то эквивалентная проводимость излучающих
щелей без изменения трансформируется в сечении, где распола-
гаются щели связи.
Таким образом, исследуемая коммутационная решетка имеет
следующие параметры:
1.	Количество излучателей — 25.
2.	Шаг излучателей— 1,9 см.
3.	Рабочая длина волны — 3,2 см.
4.	Дискрет изменения фазы Д = 90°.
5.	Размеры поперечного сечения питающего волновода
2,85 X 1,25 см.
6.	Размеры поперечного сечения отрезков волновода 2,85 X
X 1,25 см.
7.	Количество pin-диодов 100.
8.	Ток управления всей антенны 5 А (ток управления одного
pin-диода 0,1 А).
9.	Мощность управления всей антенны 35 Вт. (Мощность рас-
сеяния на одном диоде 0,1 Вт, а мощность рассеяния на включен-
ном последовательно с ним балластном сопротивлении — 0,6 В г.)
Фазирование коммутационной линейной антенной решетки
Для формирования узкого луча в направлении flmax необходимо,
чтобы фаза возбуждения излучателей изменялась по линейному
закону
—*x«sin0max + U	(Ю.9)
, 2к
где k =•---- волновое число;
X
хп — координаты n-го излучателя;
ф0— некоторая постоянная, зависящая от положения точ-
ки начала отсчета фазы.
При использовании дискретных фазовращателей требуемое фа-
зовое распределение реализуется с некоторой погрешностью, т. е
фаза на выходе фазовращателя может принимать только опреде-
ленные фиксированные значения.
Фазовое распределение, реализуемое в коммутационной антен-
ной решетке, определяется следующим соотношением:
Фреал “ Фо н "4“	(10. 10)
п
где фон — начальная фаза возбуждения n-го излучения, за кото-
п
рую принимается фаза колебаний на выходе соответ-
ствующего фазовращателя, когда последний находится
96
й позиции, принятой за исходную (например, 13 в иссле-
дуемой решетке);
тп — число последовательных переключений n-го фазовраща-
теля от позиции, принятой за исходную, с наименьшим
дискретом.
В исследуемой антенной решетке
“Фен —
п
(10.11)
— коэффициент фазовой скорости волны,
распространяющейся в питающем волноводе.
Фазирование антенны выполняется путем подбора величины
таким образом, чтобы отклонение реализуемого фазового распре-
деления от требуемого было наименьшим. Нетрудно установить,
что максимальная величина возникающих при этом фазовых оши-
бок не превышает
А
2 '
Таким образом, величина тп может быть найдена из нера-
венства
1 Фтр фреал |	~ •
Решая это неравенство относительно тп, получаем
т„ = entier н _|_ о,5 j,	(10.12)
где entier (Л)— наибольшее целое число, не превышающее Л.
На ЭВМ. М-220 по приведенной выше формуле были опреде-
лены позиции фазовращателей исследуемой решетки для направ-
лений луча, лежащих в секторе |&|<75°. Расчеты выполнялись
для значений А — 90“ и А =180°. Результаты расчетов представ-
лены в табл. 10. 3 и 10.4.
Порядок выполнения работы
Перед началом работы необходимо убедиться в том, что гене-
ратор настроен на заданную частоту, и произвести юстировку
установки. Проверка настройки производится градуировочной таб-
лицей волномера генератора.
Юстировка установки выполняется следующим образом: антен-
ная решетка разворачивается так, чтобы направление линии, лежа-
щей в плоскости расположения излучающих щелей и проходящей
между верхним и нижним рядом этих щелей, совпадало с направ-
лением на центр раскрыва приемного рупора. При этом стрелка
на угломерном диске должна находиться против отметки +90°
(или — 90°). Если стрелка находится в другом положении, то, вра-
щая диск, необходимо совместить стрелку и указанные отметки.
у яч
97
£
Д = 90'
Таблица 10.3
О
^тах	Номера излучателей																								
	1	2	3	4	5	6	/	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
19	13	23	14	13	23	14	24	13	14	24	13	23	14	24	23	14	24	13	23	24	13	23	14	24	23
-20	13	24	14	13	24	14	23	24	14	23	13	24	23	13	24	14	13	24	14	23	13	14	23	13	24
21	13	23	14	24	13	14	24	13	23	14	24	13	23	14	13	23	14	24	13	23	14	24	23	14	24
-22	13	24	14	23	24	14	23	13	24	14	23	24	14	23	13	24	14	23	24	14	23	13	24	14	23
23	13	23	14	24	13	23	14	24	13	23	14	24	13	23	24	13	23	14	24	13	23	14	24	13	23
—24	13	24	14	23	13	24	14	23	24	14	23	13	24	14	23	13	24	14	23	13	23	14	13	24	14
10	13	14	24	23	14	13	23	24	13	14	13	23	24	13	14	24	23	14	13	14	23	23	14	13	23
60	13	13	13	13	13	13	24	24	24	24	24	24	24	24	24	24	24	14	14	14	14	14	14	14	14
-61	13	13	13	13	13	13	13	13	13	13	13	13	23	23	23	23	23	23	23	23	23	23	23	23	23
62	13	13	13	13	24	24	24	24	24	24	24	24	14	14	14	14	14	14	14	23	23	23	23	23	23
-63	13	13	13	13	13	13	13	23	23	23	23	23	23	23	23	23	23	23	23	14	14	14	14	14	14
64	13	13	13	24	24	24	24	24	24	14	14	14	14	14	14	23	23	23	23	23	23	13	13	13	13
—65	13	13	13	13	13	23	23	23	23	23	23	23	23	14	14	14	14	14	14	14	14	14	24	24	24
0	13	14	13	14	13	14	13	14	13	14	13	14	13	14	13	23	24	23	24	23	23	23	24	23	24
42	13	13	23	28	14	14	14	24	24	24	13	13	13	23	23	14	14	14	24	24	13	13	13	13	23
43	13	13	23	23	23	14	14	14	24	24	24	13	13	13	23	23	14	14	14	24	23	24	13	13	13
44	13	13	23	23	23	14	14	14	24	24	24	24	13	13	13	23	23	23	14	14	14	24	24	24	13'
m i\
Д = 180'
Таблица 10 4
Номера излучателей
1	2	3	4	5	6	7	8	0 10 11 12 13	14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2?
19
13
14
14
13
13
14
13
13
14
14
13
14
14
13
13
14
13
13
14
14
13
14 14
13
13
-20
13
14
14
43
13
14
13
13
14
13
13
14
14
13
14
14
13
13
14
13
13
14 И
13
14
+ 21
-22
+23
13
14
14
13
13
14
14
13
13
14
13
13
14
14
13
13
14
14
13
14
14
14
14
14
14
13
14
14
13
13
14
14
13
14
14
13
13
14
14
13
14
14
13
13
14
14
13
14
14
13
13
14
14
13
13
14
14
13
13
14
14
13
13
14
14
13
13
14
14
13
13
14
14
13
13
•24
13
14
14
13
13
14
14
13
13
14
14
13
13
14
14
13
14
14
13
13
14
14
13
13
14
10
13
14
13
13
14
13
14
14
13
13
14
13
14
14
13
14
13
13
14
13
14
13
13
14
14
<0
1. Исследование изменения формы диаграммы направленности
в секторе сканирования
Вращая антенную решетку относительно вертикальной оси,
снять диаграмму направленности коммутационной антенной ре-
шетки по мощности для трех положений луча в секторе сканирова-
ния. Направления луча определяются значениями углов 01 шах>
О2 шах> Оз max из п. 2 расчетного задания. В пределах главного
лепестка диаграммы направленности измерения следует выполнять
с шагом в Г. В остальных случаях регистрируется лишь максимум
лепестков и минимумы, определяющие их ширину у основания;
лепестки, уровень которых меньше 10%, по мощности не регист-
рируются.
Фазирование антенны необходимо производить с дискретом
А = 90° по табл. 10.3.
По построенным графикам определить ширину диаграммы
направленности на уровне половинной мощности. Сравнить резуль-
таты измерений с результатами расчетов (см. п. 2 расчетного
задания).
Результаты измерений и расчета записать в виде табл. 10. 5.
Таблица 10.5
Направления луча	® — 2%, 5		
	^тах — max	®тах — ^2 max	®тах — »3 max
Теория Эксперимент			
2. Определение уровня (по мощности) и направления боковых
лепестков диаграммы направленности, обусловленных коммутационными
фазовыми ошибками
Снять диаграмму направленности коммутационной решетки для
направления луча, лежащего в секторе однолучевого сканирования,
при фазировании антенной решетки с дискретом изменения фазы
А = 180°. Фазирование антенны производится по табл. 10., направ-
ление луча Оз max = Ошах ВыбирЭвТСЯ СОГЛЭСНО Табл. 10. 1 рЭСЧеТ-
ного задания.
Сравнить результаты расчетов направления и уровня лепестков
с результатами измерений и занести их в табл. 10. 6.
Таблица 10. 6
Направление и уровень боковых лепестков	®р h		гр h	
	Л=—1; р=	л=+1; р=	h——1; р=	Л= + 1; р=
Теория Эксперимент				
100
3. Исследование зависимости формы диаграммы направленности
от положения луча вне сектора одиолучевого сканирования
Снять диаграмму направленности коммутационной решетки для
направления луча, лежащего вне сектора однолучевого сканиро-
вания (табл. 10.7).
Таблица 10.7
Направление и уровень дифракционного максимума	§р	еР
Теория Эксперимент		
Направление максимума диаграммы направленности опреде-
ляется по табл. 10. 2 расчетного задания. Зафиксировать направ-
ление и уровень дифракционного максимума. Сравнить результаты
расчета и эксперимента.
4. Определение коэффициента усилении (КУ) коммутационной
антенной решетки
Измерение коэффициента усиления производится при Отах = 10°
для двух вариантов фазирования антенны: 1. А = 90° (табл. 10. 1);
2. А = 180° (табл. 10.2).
Для измерения КУ необходимо снять детекторную секцию с
коммутационной решетки и соединить ее с эталонной рупорной
антенной. Вращая рупорную антенну, добиться максимальных по-
казаний стрелочного прибора измерительного усилителя. Переклю-
чая входной аттенюатор, установить стрелку индикатора на деле-
ние £'1 = 100. Присоединить детекторную секцию к приемной
коммутационной антенне. Вращая антенну, добиться максималь-
ных показаний стрелочного прибора измерительного усилителя Е 2
Е2
КУ —-2-КУЭ1,
£?
где КУ8т — КУ эталонной рупорной антенны.
В данной работе КУЭТ = 100.
Требования к отчету
Оформление отчета должно отвечать требованиям, изложен-
ным в разделе 1 части I Руководства к лабораторным работам.
В содержание отчета включается следующее:
1.	Блок-схема установки.
2.	Результаты выполнения расчетного задания.
3.	Три диаграммы направленности, соответствующие п. 1,
стр. ИЗ экспериментальной части. Диаграммы направленности
101
изображаются как семейство кривых в одной координатной систе-
ме. Поскольку диаграммы направленности нешироки, то целесооб-
разно использовать декартову координатную систему.
4.	Одну диаграмму направленности, соответствующую п. 2
ст. 114 экспериментальной части.
5.	Одну диаграмму направленности, соответствующую п. 4,
стр. 115 экспериментальной части.
6.	Три таблицы с результатами теории и эксперимента.
Контрольные вопросы
1.	Что называется сектором однолучевого сканирования?
2.	Какие параметры решетки определяют величину сектора
однолучевого сканирования?
3.	Какие факторы влияют на выбор расстояния между излуча-
телями в сканирующей антенной решетке?
4.	От чего зависит количество фазовращателей, используемых
в сканирующих антенных решетках?
5.	Как изменяется ширина луча ш уровень боковых лепестков
диаграммы направленности антенной решетки при сканировании
в зависимости от формы диаграммы направленности отдельного
, излучателя?
6.	Как изменяется форма диаграммы направленности при откло-
- нении луча за пределы сектора однолучевого сканирования?
7.	Какими преимуществами и недостатками обладают дискрет-
ные фазовращатели с pin-диодами?
8.	Как влияет дискретный характер работы фазовращателей на
форму диаграммы направленности?
9.	Как влияет дискретный характер работы фазовращателей на
величину к. н. д. антенных решеток?
10.	Какие методы используются для уменьшения влияния дис-
кретного характера работы фазовращателей на форму диаграммы
направленности решетки?
11.	Как зависит точность установки луча коммутационной ре-
шетки от величины дискрета изменения фазы и числа излучателей
в решетке?
ЛИТЕРАТУРА
1.	Драбкин А. Л., Зузенко В. Л., Кислов А. Г. Антенно-фидерные
устройства. «Советское радио», 1974.
2.	Лавров А. С., Резников Г. Б. Антенно-фидерные устройства.
«Советское радио», 1974.
3.	Жук М. С, Молочков Ю. В. Проектирование антенно-фидерных
устройств. «Энергия», 1966.
4.	Мя кишев Б Я. Антенны сверхвысоких частот. Конспект лекций. Ч. 2.
МАИ, 1972.
5.	Янке Е., Эм де Ф, Леш Ф. Специальные функции. «Наука», 1968.
6.	Антенны и устройства СВЧ. Сб. под ред. Д. И. Воскресенского. «Совет-
<кое радио», 1972.
7.	Воскресенский Д. И. Антенны сверхвысоких частот. Конспект лек-
ций. Ч. I. МАИ, 1971.
102
СОДЕРЖАНИЕ
Раздел 1. Измерительные приборы
1	Измерительная линия Р1-4 (ИВЛУ-140)..................... ....	3
2.	Генератор сигналов типа ГЗ-14А (ГС-624М)..................... 7
3.	Вспомогательная рупорная передающая антенна..................13
Раздел II. Описание лабораторных работ
Работа № 6. Исследование рупорных антенн и металлопластинчатой
линзы............................................................  ,	15
Работа № 7. Исследование зеркальной антенны с изменяемой диаграм-
мой направленности ................................................. 25
Работа № 8. Исследование волноводно-щелевых антенн..................42
Работа № 9. Исследование волноводного полупроводникового выклю-
чателя с щелевыми	модулями.................................52
Работа № 10. Исследование характеристик коммутационной антенной
решетки..............................................................89
Лн1ература..........................................................102
Редактор Л. М. Коршунова	Техн, редактор К. П. Барановская
Л 101546 16/VIII 76 г	6,5 Уч.-изд. л 6,5 печ. л.
Заказ 377/7866	Цена 26 коп.	Тираж 1 500
Типография МАИ