РЕЗОНАНСНЫЙ ЩЕЛЕВОЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ: ПРИНЦИПЫ, УСТРОЙСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ

RESONANT SLIT RADIATOR: PRINCIPLES, DESIGN AND APPLICATION

Malyshev Igor Yurievich

Student, Department of Advanced Technology, MIREA - Russian Technological University,

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

Резонансные щелевые излучатели представляют собой ключевые элементы современных антенных систем СВЧ-диапазона. В статье рассматриваются физические принципы их работы, основанные на эффекте резонанса и принципе двойственности Бабине, описываются ключевые конструктивные параметры, определяющие характеристики излучателя, а также основные области их практического применения — от щелевых решёток до фазированных антенных решёток (ФАР) с электронным сканированием.

ABSTRACT

Resonant slot radiators are key elements of modern microwave antenna systems. The article discusses the physical principles of their operation based on the resonance effect and the principle of Babinet duality, describes the key design parameters that determine the characteristics of the radiator, as well as the main areas of their practical application — from slit arrays to phased antenna arrays (headlamps) with electronic scanning.

Ключевые слова: резонансный щелевой излучатель, волновод, принцип двойственности Бабине, фазированная антенная решётка (ФАР), диаграмма направленности.

Keywords:  resonant slit radiator, waveguide, Babinet duality principle, phased array antenna (FAR), radiation pattern.

Резонансный щелевой излучатель — это щель в стенке металлического волновода, длина которой приблизительно равна половине длины волны рабочего сигнала. Его работа основана на принципе двойственности Бабине: щель в экране является комплементарной структурой к проводниковому диполю. Если диполь излучает за счёт электрического тока, то излучение щели возбуждается магнитным током, создаваемым вектором электрического поля в её раскрыве. Излучение возникает, когда щель пересекает линии токов проводимости на внутренней поверхности волновода [1].

Ключевым условием эффективной работы является резонанс, возникающий при совпадении геометрической длины щели с половиной длины волны. В этом режиме в щели устанавливается стоячая волна, что значительно усиливает излучение и улучшает направленные свойства. К основным конструктивным параметрам, требующим точного расчёта и настройки, относятся длина и ширина щели, её расположение и ориентация на стенке волновода, а также смещение от оси для регулировки амплитуды возбуждения.

Одиночные излучатели используются редко. Основная область применения — щелевые антенные решётки, где множество щелей питается от общего волновода. Такие решётки обладают высокой механической прочностью, герметичностью и низким аэродинамическим профилем. Они служат идеальной основой для построения фазированных антенных решёток (ФАР). В ФАР луч сканирует электронно, без механического поворота, за счёт управления фазой сигнала в каждом элементе, что обеспечивает высокую скорость и гибкость.

Недостатком резонансных щелевых структур является узкая рабочая полоса пропускания (порядка 1-5%), что ограничивает их применение в широкополосных системах [2].

Таким образом, резонансный щелевой излучатель является высокоэффективным и технологичным компонентом для построения направленных антенных систем СВЧ-диапазона. Его ключевые преимущества — простота интеграции в волноводные тракты для создания многоэлементных решёток, особенно современных ФАР с электронным управлением лучом. Несмотря на ограничение по полосе, эти излучатели остаются востребованными в радиорелейной связи, спутниковых терминалах и радиолокации.

Список литературы:

1. Сазонов, Д. М. Антенны и устройства СВЧ / Д. М. Сазонов. — Москва: Высшая школа, 1988. — 432 с.
2. Виноградов, А. Ю. Устройства СВЧ и малогабаритные антенны: учебное пособие / А. Ю. Виноградов, Р. В. Кабетов, А. М. Сомов. — Санкт-Петербург: ВКА имени А. Ф. Можайского, 2010. — 228 с.