La Figura 1 muestra un diagrama de guía de ondas ranurado común, que tiene una estructura de guía de ondas larga y estrecha con una ranura en el medio.Esta ranura se puede utilizar para transmitir ondas electromagnéticas.
figura 1. Geometría de las antenas de guía de ondas ranuradas más comunes.
Se alimenta la antena frontal (Y = 0 cara abierta en el plano xz).El otro extremo suele ser un cortocircuito (carcasa metálica).La guía de ondas puede excitarse mediante un dipolo corto (que se ve en la parte posterior de la antena con ranura de cavidad) en la página o mediante otra guía de ondas.
Para comenzar a analizar la antena de la Figura 1, veamos el modelo de circuito.La propia guía de ondas actúa como una línea de transmisión y las ranuras de la guía de ondas pueden verse como admitancias paralelas (paralelas).La guía de ondas está en cortocircuito, por lo que el modelo de circuito aproximado se muestra en la Figura 1:
figura 2. Modelo de circuito de antena de guía de ondas ranurada.
La última ranura está a una distancia "d" del extremo (que está en cortocircuito, como se muestra en la Figura 2), y los elementos de la ranura están espaciados una distancia "L" entre sí.
El tamaño de la ranura dará una guía para la longitud de onda.La longitud de onda de la guía es la longitud de onda dentro de la guía de ondas.La longitud de onda de la guía ( ) es función del ancho de la guía de ondas ("a") y de la longitud de onda del espacio libre.Para el modo TE01 dominante, las longitudes de onda de guía son:
A menudo se elige que la distancia entre la última ranura y el extremo "d" sea un cuarto de longitud de onda.El estado teórico de la línea de transmisión, la línea de impedancia de cortocircuito de un cuarto de longitud de onda transmitida hacia abajo, es circuito abierto.Por lo tanto, la Figura 2 se reduce a:
Imagen 3. Modelo de circuito de guía de onda ranurada mediante transformación de un cuarto de longitud de onda.
Si se selecciona el parámetro "L" para que sea media longitud de onda, entonces la impedancia óhmica de entrada se ve a una distancia de media longitud de onda z ohmios.La "L" es una razón para que el diseño tenga aproximadamente media longitud de onda.Si la antena de ranura de guía de ondas está diseñada de esta manera, entonces todas las ranuras pueden considerarse paralelas.Por lo tanto, la admitancia de entrada y la impedancia de entrada de una matriz ranurada de elementos "N" se pueden calcular rápidamente como:
La impedancia de entrada de la guía de ondas es función de la impedancia de la ranura.
Tenga en cuenta que los parámetros de diseño anteriores solo son válidos en una única frecuencia.A medida que la frecuencia avanza desde allí, el diseño de la guía de ondas funciona, habrá una degradación en el rendimiento de la antena.Como ejemplo de cómo pensar en las características de frecuencia de una guía de ondas ranurada, en S11 se mostrarán las mediciones de una muestra en función de la frecuencia.La guía de ondas está diseñada para funcionar a 10 GHz.Esto se alimenta a la alimentación coaxial en la parte inferior, como se muestra en la Figura 4.
Figura 4. La antena de guía de ondas ranurada se alimenta mediante una alimentación coaxial.
El gráfico del parámetro S resultante se muestra a continuación.
NOTA: La antena tiene una caída muy grande en el S11 a aproximadamente 10 GHz.Esto muestra que la mayor parte del consumo de energía se radia a esta frecuencia.El ancho de banda de la antena (si se define como S11 es inferior a -6 dB) va de aproximadamente 9,7 GHz a 10,5 GHz, lo que da un ancho de banda fraccional del 8%.Tenga en cuenta que también hay resonancia alrededor de 6,7 y 9,2 GHz.Por debajo de 6,5 GHz, por debajo de la frecuencia de corte de la guía de ondas, casi no se irradia energía.El gráfico del parámetro S que se muestra arriba da una buena idea de a qué son similares las características de frecuencia de la guía de onda ranurada del ancho de banda.
A continuación se muestra el patrón de radiación tridimensional de una guía de ondas ranurada (se calculó utilizando un paquete electromagnético numérico llamado FEKO).La ganancia de esta antena es de aproximadamente 17 dB.
Tenga en cuenta que en el plano XZ (plano H), el ancho del haz es muy estrecho (2-5 grados).En el plano YZ (o plano E), el ancho del haz es mucho mayor.
Introducción de producto de la serie de antenas de guía de ondas ranuradas:
Hora de publicación: 05-ene-2024
