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Antenne a guida d'onda scanalata - Principi di design

A Figura 1 mostra un diagramma di guida d'onda à slotted cumuni, chì hà una struttura di guida d'onda longa è stretta cù un slot in u mezu. Stu slot pò esse usatu per trasmette onde elettromagnetiche.

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figura 1. Geometria di l'antenni di guida d'onda slotted più cumuni.

L'antenna front-end (Y = 0 faccia aperta in u pianu xz) hè alimentata. L'estremità distanti hè di solitu un cortu circuitu (cavu metallicu). A guida d'onda pò esse eccitata da un dipolu curtu (vistu nantu à a parte posteriore di l'antenna di slot di cavità) nantu à a pagina, o da una altra guida d'onda.

Per cumincià à analizà l'antenna di Figura 1, fighjemu u mudellu di circuitu. A guida d'onda stessu agisce cum'è una linea di trasmissione, è i slot in a guida d'onda ponu esse vistu cum'è ammissioni parallele (paralleli). A guida d'onda hè in cortu circuitu, cusì u mudellu di circuitu apprussimativu hè mostratu in Figura 1:

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figura 2. Circuit mudellu di l'antenna di guida d'onda slotted.

L'ultimu slot hè una distanza "d" à a fine (chì hè short-circuited, cum'è mostra in Figura 2), è l'elementi di slot sò spaziati una distanza "L" da l'altri.

A dimensione di u groove darà una guida à a lunghezza d'onda. La lunghezza d'onda guida è la lunghezza d'onda all'interno della guida d'onda. A lunghezza d'onda di guida ( ) hè una funzione di a larghezza di a guida d'onda ("a") è a lunghezza d'onda di u spaziu liberu. Per u modu TE01 dominante, e lunghezze d'onda di guida sò:

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A distanza trà l'ultimu slot è a fine "d" hè spessu scelta per esse un quartu di lunghezza d'onda. U statu teoricu di a linea di trasmissione, a linea di impedenza di cortu-circuit di quartu d'onda trasmessa in discesa hè circuitu apertu. Dunque, a Figura 2 si riduce à:

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image 3. Slotted waveguide circuit mudellu cù trasfurmazioni quartu di lunghezza d'onda.

Se u paràmetru "L" hè sceltu per esse a mezza lunghezza d'onda, allora l'impedenza ohmica di input ž hè vista à una distanza di mezza lunghezza d'onda z ohms. A "L" hè un mutivu per u disignu per esse circa a mità di lunghezza d'onda. Se l'antenna di slot di guida d'onda hè cuncepita in questu modu, allora tutti i slot ponu esse cunsiderati paralleli. Dunque, l'ammittanza di input è l'impedenza di input di un array slotted di elementi "N" ponu esse calculati rapidamente cum'è:

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L'impedenza di input di a guida d'onda hè una funzione di l'impedenza di slot.

Per piacè nutate chì i paràmetri di disignu sopra sò validi solu à una sola frequenza. Quandu a frequenza procede da quì, u disignu di a guida d'onda funziona, ci sarà degradazione in u rendiment di l'antenna. Cum'è un esempiu di pensà à e caratteristiche di frequenza di una guida d'onda slotted, e misurazioni di un campione in funzione di a frequenza saranu mostrate in S11. La guida d'onda è progettata per operare a 10 GHz. Questu hè alimentatu à l'alimentazione coaxial in u fondu, cum'è mostra in Figura 4.

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Figura 4. L'antenna di guida d'onda slotted hè alimentata da un feed coaxial.

A trama S-parametru risultante hè mostrata quì sottu.

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NOTA: L'antenna hà una caduta assai grande nantu à u S11 à circa 10 GHz. Questu mostra chì a maiò parte di u cunsumu di energia hè radiata à questa frequenza. A larghezza di banda di l'antenna (se definitu cum'è S11 hè menu di -6 dB) passa da circa 9,7 GHz à 10,5 GHz, dendu una larghezza di banda fraccionaria di 8%. Nota chì ci hè ancu una risonanza intornu à 6.7 è 9.2 GHz. Sottu à 6.5 GHz, sottu à a frequenza di a guida d'onda cutoff è quasi nisuna energia hè radiata. A trama di u parametru S mostrata sopra dà una bona idea di ciò chì e caratteristiche di frequenza di guida d'onda di larghezza di banda sò simili.

U mudellu di radiazione tridimensionale di una guida d'onda slotted hè mostratu quì sottu (questu hè statu calculatu utilizendu un pacchettu elettromagneticu numericu chjamatu FEKO). U guadagnu di sta antenna hè di circa 17 dB.

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Innota chì in u pianu XZ (pianu H), a larghezza di u fasciu hè assai strettu (2-5 gradi). In u pianu YZ (o E-plane), a larghezza di u fasciu hè assai più grande.

Introduzione à u produttu di a serie di antenne di guida d'onda scanalati:

 
 
 

RM-SWA910-22,9-10GHz


Tempu di Postu: 05-Jan-2024

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