Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 27. 31 juli 1956 - Mikrovågsantenner med optiska analogier, av Göran Svennérus
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
622
TEKNISK TIDSKRIFT
Fig. 5. Beräkning av innerkonlur
för en lins med plan ytteryta.
mataren i fokus F. Linskonturerna skall sålunda
utformas så att den totala fasvridningen
(gångvägen) blir lika för alla strålar från fokus på
ena sidan 0111 linsen till en plan yta på den
andra sidan (linsens apertur).
För det enkla fallet att linsens ytteryta är plan, blir
strålgången inom linsen parallell med linsaxeln. Med
beteckningar enligt fig. 5 kan man ställa upp ekvationen
för linsens innerkontur i polära koordinater.
Brytningsindex antas konstant för bela linsen.
r + n (f + d — r eos 0) — f + nd
(4)
Innerytan till en sfärisk lins erhålles genom rotation av
denna kontur kring symmetriaxel (z-axeln) och till en
cylindrisk lins genom parallellförskjutning av konturen i
//-axelns riktning (vinkelrätt mot figurens plan).
Inom optiken förekommer uteslutande brytande media
med n större än 1. För radiovågor finns dessutom media
med n mindre än 1, vilket senare skall visas. Dessa båda
fall ger helt olika innerkontur åt en lins med plan
ytteryta. Det framgår tydligt av innerkonf urens ekvation i
rätvinkliga koordinater:
Krn!
fcU
P
x2
n_—"l
n + 1
= 1
(5)
För n större än 1 erhålles en hyperbel, för n mindre än
1 en ellips. I båda fallen blir excentriciteten lika med n,
sålunda större än 1 för hyperbeln och mellan 0 och 1 för
ellipsen. Den bortre brännpunkten är linsens fokalpunkt.
Den konvexa linsen (n > 1) kan endast fokusera den
strålning som utgår från mataren inom en vinkel bestämd av
vinkeln mellan hyperbelns asymptoter |’2arccos ^j. Den
konkava linsens (n < 1) maximala apertur är begränsad
till ellipsens lillaxel
m
+ n)
Dessa begränsningar kan emellertid elimineras genom att
innerytan utformas sektionsvis, fig. 6. Sektionernas
konturer är så valda, att konstant fas erhålles över varje
apertursektion. Vid gränsen mellan två zoner ändras fasen
diskontinuerligt med 360°, vilket inte påverkar aperturens
strålningsegenskaper.
I praktiken resulterar sektioneringen i en sänkning av
linsantennens effektivitetsfaktor till följd av
diffraktions-effekter vid sektionskanterna. Den huvudsakliga
anledningen till att man ändå ofta utför linsantenner i dylika
zoner är, att man därigenom reducerar linsens tjocklek
och därmed dess vikt. En stor nackdel är dock, att man
genom sektioneringen vanligen inför ett extra
frekvensberoende.
Strålningsdiagrammet för en lins bestäms på samma sätt
som vid paraboler av amplitud- och fasfördelningen över
aperturen. Amplitudfördelningen är på vanligt sätt i
huvudsak beroende av matarens strålningsfunktion,
F/D-förhållandet och avståndsdämpningen. Vanliga
F/D-förhållan-den för linsantenner är 1—1,5.
Man kan indela brytande media för mikrovågor
i: vanliga, homogena dielektrika, metalliska för-
dröjningsdielektrika, metallskivdielektrika,
stav-dielektrika samt vägskillnadsdielektrika.
Vanliga dielektrika
De första mikrovågslinserna tillverkades av
vanliga homogena dielektrika. Det enda som
skiljer dessa från optiska linser är
dimensionerna i förhållande till våglängden.
Den elektromagnetiska strålningens fria utbredning i ett
dielektrikum med dielektricitetskonstanten e och
permeabiliteten fi är väl känd. Fashastigheten är:
v = — i dielektrikum e, fi
y e e0 ,u ,n0
c = 1 i luft
}/ Eo fi o
och brylningsindex
Ve
(6)
för fi = 1, som kan anses gälla för alla vanliga dielektrika.
Lämpliga material för linsantenner är
polysty-ren och polyten med brytningsindex mellan 1,5
och 1,6 och liten förlustfaktor.
För n — 1,6 är toleransen för tjockleken ca 1/i0
av våglängden i luft |fasfel ^j, vilket inte möter
några svårigheter för våglängder över ca 1 cm.
Toleransen för brytningsindex blir snävare för
ökande linstjocklek, vilket förutom den
tilltagande vikten är en anledning till att begränsa
linsens tjocklek genom sektionering.
Man kan eliminera den besvärande reflexion
som uppstår vid gränsytan mellan luft och
dielektrikum. Liksom inom ledningstekniken kan
en kvartvågtransformator sättas in emellan de
media (impedanser), som skall anpassas till
varandra. Det anpassande mediet skall ha en
vågimpedans soin är geometriska mediet av de
båda omgivande mediernas vågimpedanser, och
dess elektriska längd skall vara en kvarts
våglängd. Denna teknik har länge använts för
optiska linser (antireflexbehandling).
Det är inte alltid så lätt att finna ett
dielektrikum med erforderligt f att använda som
kvarts-vågtransformator. En enkel metod, som också
fungerar tillfredsställande är emellertid att
perforera linsytan till en kvarts våglängds djup med
fyrkantiga eller runda hål regelbundet,
kvadratiskt ordnade.
Den huvudsakliga nackdelen med en dielektrisk
lins är dess höga vikt, vilken snabbt ökar med
Fig. 6. Sektionerad lins.
i Fasens
T varia hon
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
