С учетом существующей тенденции к миниатюризации радиотехнических систем (РТС), разработка новых антенн с минимизацией их размеров и исследование их характеристик представляется важным и актуальным.

В данной работе экспериментально исследовалось влияние длины плоской щелевой антенны осевого излучения микроволнового диапазона с линейно расширяющимся раскрывом на ее выходную мощность, когда длина антенны была соизмерима с длиной волны излучения. Для этого же случая экспериментально измерены и проанализированы диаграммы направленности исследовавшихся антенн при углах раскрыва 60°, 80° и 100°. Для проведения эксперимента был изготовлен ряд экспериментальных образцов плоских симметричных щелевых антенн с линейным раскрывом (аналогичных описанным в [1]), с различными длинной и углами раскрыва. Уменьшение длины антенны L производилось от трех длин волн (L = 3λ), когда еще имеется возможность формирования бегущей волны, до  одной длины волны  (L  = 1λ и меньше), когда излучение происходит, в основном, за счет дифракционных эффектов. При уменьшении длины исследуемой антенны измерялось изменение уровня сигнала на ее выходе (исследуемая антенна работала в приемном режиме). Эксперименты проводились на частоте излучения f = 10 ГГц (λ = 3 см).

График зависимости мощности на выходе исследуемой антенны от ее длины представлен на Рисунке 1. Видно, что с уменьшением длины антенны, мощность сигнала на ее выходе уменьшается практически линейно до значения L = 2,5 см (λ = 3 см). Затем происходит ее резкое уменьшение и при достижении L = 1,5 см, сигнал на выходе антенны соизмерим с шумами.

Измерения в данном случае и в последующих экспериментах проводились на установке, описанной в [2,3]. На Рисунке 2 а-в приведены экспериментально измеренные диаграммы направленности для указанных антенн при углах раскрыва соответственно 60°, 80° и 100°. На приведенных рисунках левые половины ДН приведены для плоскости Н, а правые – для плоскости Е. Видно, что во всех случаях ширина ДН в плоскости Н несколько шире, чем в плоскости Е, что совпадает с результатами исследования подобных антенн длиной L ≥ 3λ [1]. Из приведенных графиков также видно, что с увеличением угла раскрыва антенн, главный лепесток ДН в обеих плоскостях сужается, что также совпадает с результатами исследования антенн длиной L ≥ 3λ.

Из сравнения приведенных данных для коротких антенн с аналогичными данными для антенн длиной L ≥ 3λ [1] следует, что для коротких антенн ДН деформирована в большей степени (в ее поперечном сечении эллипс в большей степени вытянут относительно плоскости Н).

Список литературы

1.     Парпула, С.А. Исследование плоских симметричных антенн с линейно расширяющимся раскрывом для антенных решеток [Текст] / С.А. Парпула, В.П. Заярный, В.С. Гирич, В.Е. Аввакумов // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. – 2013. – Т. 16. № 3. 2013. С. 44-49.

2.     Фролов, А.А. Изучение электродинамических характеристик антенн и антенных систем СВЧ — диапазона [Текст] / А.А. Фролов, С.В. Гирич, В.П. Заярный // Известия вузов «Радиофизика». – 2009. – Т. 52. – №4. – С. 328 — 335.

3.     Заярный В.П. Радиофизические свойства твердотельных слоистых структур с зарядовой связью: методы и информационные возможности для их определения. – М.: Радио и связь, 2001. – 212 с.