Hình 1 cho thấy sơ đồ ống dẫn sóng có rãnh chung, có cấu trúc ống dẫn sóng dài và hẹp với một khe ở giữa.Khe này có thể được sử dụng để truyền sóng điện từ.
hình 1. Hình dạng của các ăng-ten ống dẫn sóng có rãnh phổ biến nhất.
Ăng-ten mặt trước (Y = 0 mặt mở trong mặt phẳng xz) được cấp nguồn.Đầu xa thường bị đoản mạch (vỏ kim loại).Ống dẫn sóng có thể bị kích thích bởi một lưỡng cực ngắn (nhìn thấy ở mặt sau của ăng-ten khe khoang) trên trang hoặc bởi một ống dẫn sóng khác.
Để bắt đầu phân tích ăng-ten Hình 1, chúng ta hãy xem mô hình mạch điện.Bản thân ống dẫn sóng hoạt động như một đường truyền và các khe trong ống dẫn sóng có thể được xem như các đường dẫn song song (song song).Ống dẫn sóng bị đoản mạch nên mô hình mạch gần đúng được thể hiện trên Hình 1:
hình 2. Mô hình mạch của ăng ten ống dẫn sóng có rãnh.
Khe cuối cùng có khoảng cách "d" đến cuối (được nối tắt, như trong Hình 2) và các phần tử của khe được đặt cách nhau một khoảng "L".
Kích thước của rãnh sẽ đưa ra hướng dẫn về bước sóng.Bước sóng dẫn hướng là bước sóng bên trong ống dẫn sóng.Bước sóng dẫn hướng ( ) là hàm của độ rộng của ống dẫn sóng ("a") và bước sóng trong không gian tự do.Đối với chế độ TE01 chiếm ưu thế, các bước sóng hướng dẫn là:
Khoảng cách giữa khe cuối cùng và điểm cuối “d” thường được chọn là một phần tư bước sóng.Trạng thái lý thuyết của đường truyền, đường trở kháng ngắn mạch một phần tư bước sóng truyền xuống là mạch hở.Do đó, Hình 2 rút gọn thành:
Hình 3. Mô hình mạch dẫn sóng có rãnh sử dụng phép biến đổi một phần tư bước sóng.
Nếu tham số "L" được chọn là nửa bước sóng thì trở kháng đầu vào ž ohm được xem ở khoảng cách nửa bước sóng z ohm.Chữ "L" là lý do khiến thiết kế có bước sóng khoảng nửa bước sóng.Nếu anten khe dẫn sóng được thiết kế theo cách này thì tất cả các khe có thể được coi là song song.Do đó, điện trở đầu vào và trở kháng đầu vào của mảng có rãnh phần tử "N" có thể được tính nhanh như sau:
Trở kháng đầu vào của ống dẫn sóng là một hàm của trở kháng khe.
Xin lưu ý rằng các thông số thiết kế trên chỉ có giá trị ở một tần số duy nhất.Khi tần số bắt đầu hoạt động, thiết kế ống dẫn sóng sẽ bị suy giảm hiệu suất của ăng-ten.Là một ví dụ về việc suy nghĩ về các đặc tính tần số của ống dẫn sóng có rãnh, các phép đo mẫu dưới dạng hàm của tần số sẽ được hiển thị trong S11.Ống dẫn sóng được thiết kế để hoạt động ở tần số 10 GHz.Điều này được đưa vào nguồn cấp dữ liệu đồng trục ở phía dưới, như trong Hình 4.
Hình 4. Ăng-ten ống dẫn sóng có rãnh được cấp nguồn bằng nguồn đồng trục.
Biểu đồ tham số S kết quả được hiển thị bên dưới.
LƯU Ý: Ăng-ten có độ sụt rất lớn trên S11 ở khoảng 10 GHz.Điều này cho thấy phần lớn điện năng tiêu thụ đều được bức xạ ở tần số này.Băng thông ăng-ten (nếu được xác định là S11 nhỏ hơn -6 dB) dao động từ khoảng 9,7 GHz đến 10,5 GHz, mang lại băng thông phân đoạn là 8%.Lưu ý rằng cũng có sự cộng hưởng ở khoảng 6,7 và 9,2 GHz.Dưới 6,5 GHz, dưới tần số cắt của ống dẫn sóng và hầu như không có năng lượng được bức xạ.Biểu đồ tham số S được hiển thị ở trên cho ý tưởng tốt về các đặc tính tần số của ống dẫn sóng có rãnh băng thông tương tự như thế nào.
Mẫu bức xạ ba chiều của ống dẫn sóng có rãnh được hiển thị bên dưới (điều này được tính toán bằng cách sử dụng gói điện từ số gọi là FEKO).Mức tăng của ăng-ten này là khoảng 17 dB.
Lưu ý rằng trong mặt phẳng Hz (mặt phẳng H), độ rộng chùm tia rất hẹp (2-5 độ).Trong mặt phẳng YZ (hoặc mặt phẳng E), độ rộng chùm tia lớn hơn nhiều.
Giới thiệu sản phẩm dòng sản phẩm Ăng-ten ống dẫn sóng có rãnh:
RM-SWA910-22,9-10GHz
Thời gian đăng: Jan-05-2024
