Методичка - лаб.СВЧ_Е2

7)устройство, позволяющее вручную перемещать плоский лист в вертикальной плоскости ;

8)устройство, позволяющее вручную перемещать приемную антенну по угловой координате.

Источником излучения является генератор 3-сантиметрового диапа­ зона длин волн типа Г4-126 с рупорной антенной. Приемная антенне с детектором находится на поворотном устройстве, которое осуществляет изменение угла Металлическая полуплоскость может перемещаться по вертикали. Изменение поляризации падающего и принимаемого поля осуществляется с помощью переключателей поляризации передающего и приемного рупоров.

Продетектированный сигнал низкой частоты подается на усилитель и регистрирующий прибор, с которого снимаются показания при измере - ниях дифракционного поля. Следует помнить, что показания прибора изза квадратичности характеристики СВЧ детектора пропорциональны квад­ рату поля.

Р а б о т а 10 . Исследование сетчатых электромагнитных экранов, поляризационных фильтров и частотно-селективных поверхностей

Введение. Сетчатые структуры широко применяются во многих уст­

ройствах антенной техники,	электроники СВЧ, радиорелейных линиях и
т .д . В отличие от сплошных	металлических поверхностей сетчатые струк­

туры обладают более разнообразными электродинамическими свойствами: экранирующими, поляризационно-избирательными, замедляющими и частот- но-избирательшми. Электродинамические свойства сетчатых структур зависят от густоты сеток и формы ячеек, от характера контакта между проводниками, от направления падения волны и ее поляризации, от фор­ мы сечения проводников и их материала.

Свойстве двойных сеток существенно зависят от расстояния меж­ ду ними. Как правило, используются "густые" сетки, т .е . такие, ли­ нейные размеры ячеек которых значительно меньше длины волны. Наибо­ лее широкое применение металлических сеток в технике связано с их использованием в разнообразных устройствах электромагнитной защиты. Это могут быть целиком экранированные здания, отдельные помещения или различные по размерам камеры, внутри (или вне) которых должны быть обеспечены уровни напряженности поля, безопасные для ряботяю-

щих там людей или для чувствительных к электромагнитному полю при­ боров. Как правило, вблизи антенных комплексов, излучающих большие мощности, устанавливаются сетчатые незамкнутые экраны, защищающие от электромагнитного излучения определенные обьекты или районы, распо­ ложенные в зоне действия этих комплексов. Сетки используются также при изготовлении защитных костюмов для людей, работающих в зоне элек­ тромагнитного излучения. Выбор сетчатой конструкции защитных экранов определяется не только ее конструктивными и технологическими достоин­ ствами, но и большими возможностями обеспечения требуемых климати­ ческих условий внутри экранированных камер или облегчением борьбы с метеооседками, ветровыми нагрузками и т .д .

Поляризационные свойства коэффициентов прохождения (отражения) сетчатых структур используются при изготовлении поляризационных филь­ тров. Применяя различные конфигурации сеток, можно в широких пределах варьировать зависимость коэффициентов прохождения (отражения) от по­ ляризации падающей на сетку электромагнитной волны. Наиболее резкую зависимость коэффициента прохождения от поляризации имеет сетка, об­ разованная тонкими параллельными проводниками ; в то время как сетка с квадратными ячейками и идеальным контактом между проводниками в узлах является изотропной по отношению к поляризации падающей волны. В этом смысле сетки с прямоугольными и косоугольными (например, ром­ бическими) ячейками занимают промежуточное положение.

Любая сетчатая структура обладает частотно-зависимыми свойства­ ми коэффициента прохождения ; чем больше отношение линейных размеров ячеек сетки (или расстояние между параллельными проводниками) к дли­ не волны, тем больше коэффициент прохождения*^. Для одиночной сетки эта зависимость является монотонной. При использовании двух парал­ лельных сеток можно получить "резонансную" зависимость коэффициента прохождения от частоты ; причем для одинаковых сеток коэффициент про­ хождения при "резонансе” оказывается близким к единице. Таким обра­ зом, двойные сетки можно использовать как частотно-селективные по­ верхности (ЧСП).

Чаще всего используемые на практике ЧСП представляют собой ре­ шетки короткозамкнутых электрических вибраторов. В этом случае ре-

х)

Здесь тлеются в вцду сетки, линейные размеры ячеек которых, по крайней мере, меньше половины длины волны, а радиус проводников кругового сечения значительно меньше расстояния мееду проводни­ ками .

а)			Ф	ц
' в-
Л			II	II
1	"----		1' : г
Г			п	н
—4!------------------		>	1	1Г
		X	i n	t
			II	Ц П
			II	IT

Рис.1

II II II

т:

.... _1		X
п и
н ..1L:
\у—	П__

1 £ a j

„в а ° " р, с;

R ,,	—е	»
* ш ( J z	l l h	•
Л„	г к	У
	*- о

„е а - * , п п

/<х~	Е;
» * т £ £ ~ Л )		О)
К j.	c h

о

Здесь обозначения

С

и

Л-

соответствуют Е - и Н-поляризации;

индексы

II

и J.

-

распрложению компоненты

Е °mf> в

плоскости

па­

дения и перпендикулярно

ей ; £ * ' * -

амплитуда напряженности

электри­

ческого

поля падагацей Е- и Н-поляризованной волны.

Для сетки из параллельных проводников формулы коэффициентов от­

ражения имеют

вцд [1 ]

е

cos 2 9 • COS 2(f

j

^"

i - $ 1 п г9-С05г¥

1+ iX co sQ

У

,

i?h= - R e

*3—

•

Re —

R KT-

j ? e

cose

K±

K u

COS29

'

"

1

Применительно к сетке с квадратными ячейками

* ' т

; * 1 ш * ' т 0

(4 )

Для сетки с прямоугольными ячейками при

<f = 0

или

У?= 9 0 °:

(У = 0 )• R ,r 1 + iX i/ c o s g ( 1 __£c_ s i n 20 y

>

(5 )

R ! = R * = 0

i

/ ? * = - 1+ idez cose

C9= 90°'):

e

1

;

/?/= /?*=0 i 4

R„

----- 1---------

1 + - J L Z L ( l - - £ ^ s i „2e \

(6 )

4

O.f-0

7

/

%= __

________

В форцулах (5 ),

(6)

A

-t +

i x . c o s O

X~X,=

23

„

в

'

**■-

2a, .

П

a,

j

t n 2n r 3q>

*

2яг39

Как-следует из граничных условий,

коэффициенты отражения связаны

6 коэффициентами прохождения следующими соотношениями:

г<

>*• е

*

п с

f

с

л с

л.

»n ^

т

Л-

* ■ г\ ^

^

Т// “

* ~ ^ «

>

л.

> Тл.т ~ ^ п

7

й м

Гг

Из-приведенных формул

видно,

что

коэффициенты отражения’( про-г

Хождения) электромагнитной

волни от сетяи

из

параллельных проводников

зависят от угла У7 , т .с . от ориентации плоскости падения волны или ее поляризации относительно осей проводников. Это позволяет ис­ пользовать систе?^у параллельных проводников в качестве поляризацион­ ного фильтра. Сетка из параллельных проводников может быть применена и в качестве экрана, если поляризация падающей волны линейная и фик­ сирована.

Коэффициенты отражения от сетки с квадратными ячейками не за­ висят от угла У7 , т .е . такая сетка обладает изотропными свойства­ ми и не может служить поляризационным фильтром. Следует отметить, что в этом случае при любых У* R и —R* - 0 , т .е . ни в отраженной, ни в прошедшей волне не появляется кросс-поляризационная компонен­ та.

	Сетка с прямоугольными ячейками не является изотропной, т .е .
коэффициенты отражения в этом случае зависят от угла		У*	Только
при	У 5 0 и 90° в отраженной и прошедшей волне не появляется
кросс-поляризационная компонента ( R „ 10 Rx 81 О).
	Как указано выше, система из двух параллельных	сеток	(см.рис.
i , B )	обладает частотно-селективными свойствами, т . е .	коэффициенты

отражения (прохо.едения) от такой системы существенно зависят от час­ тоты. Коэффициенты прохождения для двух параллельных одинаковых се­ ток с кведра'гными ячейками определяются из соотношений:

а) Е-поляризация

еj *_____________ ________________________

~ [ 1 + ( R e y c o s f i , ] Z+ [ ( f ? e y s i n A l Z

б) Н-поляризация

где

h - расстояние меащу сетками (см.рис Л , в ) .

Зависимости коэффициентов прохолщения от частоты, определяемые формулами ( 7 ) , имеют резонансный характер. На рис.З приведены зави­ симости IT I- J H ) для Е - и Н-поляризаций падающей волны, рассчи­ танные пс формулам ( 7) .

Описание лабораторной установки. Схема лабораторной установки

представлена на рис.4 . В нее	входит автоматический панорамный изме­
ритель КСБН P 2 -6 I, поворотное	устройство, приемный и передающий ру­
поры. Инструкция по работе с	прибором P2-6I находится на рабочем
месте.

									Н-поляризация
С	0,2	0,к	0,6	0,8	h/л	0.	0,2	0,к	0,6 0,8 h/л
						Рис. 3
					А
						/ /	t==^~V
						/
	Р2-64	- -	Р -	у -А	< -	/	ч_п	д.
							> -9 -----L

	С О Д Е Р Ж А Н И Е
ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................................					3
1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АНТЕНН...............................................................					4
Диаграмма направленности антенны и методики ее
экспериментального		исследования			4
Коэффициент усиления антенны и егоопределение					9
Измерение входного		сопротивления антенны	.......................		13
2 . СПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ...........................................					15
Работа 1 . Определение входных сопротивлений вибраторных
	антенн ....................................	....................................			15
Работа 2 .	Исследование диаграмм направленности		вибратор­
	ных антенн				21
Работа 3 .	Рупорные	и линзовые антенны .............................			29
Работа 4 .	Исследование диаграмм направленности		зеркальной
	антенны..................................................................................				38
Работа 5 .	Исследование волноводно-щелевой антенной
	решетки ...................................................	'.......................................			45
Работа 6 .	Определение полей антенны по результатам
	измерений	в ближней з о н е .......................			51
Работа 7 ,	Исследование ферритового фазовращателя				57
^ Работа 8 .	Исследование рассеяния электромагнитных			волн
	проводящими телами разной форш				63
Работа 9 .	Дифракция электромагнитных волн' на полу­
	плоскости	.............................			82
Работа 10. Исследование сетчатых электромагнитных экранов*
	поляризационных фильтров и чвстотно-селектияпых				189
	Поверхностей ........................			- - - - -