Antena Pandu Gelombang Bercelah

Antena Pandu Gelombang Bercelah

Array antena bercelah yang digunakan dengan pandu gelombang adalah antena populer dalam navigasi, radar, dan sistem frekuensi tinggi lainnya. Mereka mudah difabrikasi, memiliki kerugian rendah (efisiensi antena tinggi) dan memancarkan polarisasi linier dengan polarisasi silang rendah. Antena ini sering digunakan dalam aplikasi pesawat terbang karena dapat dibuat menyesuaikan dengan permukaan tempat pemasangannya. Celah biasanya tipis (kurang dari 0,1 panjang gelombang) dan panjang 0,5 panjang gelombang (pada frekuensi operasi pusat).

Celah pada pandu gelombang diasumsikan memiliki lebar yang sempit. Meningkatkan lebar akan meningkatkan lebar pita (ingat bahwa antena yang lebih gemuk sering memiliki lebar pita yang lebih besar); kerugian dari lebar yang lebih besar adalah derajat polarisasi silang yang lebih tinggi. Lebar pita fraksional untuk celah tipis bisa serendah 3-5%; celah lebar dapat memiliki FBW pada urutan 75%. Contoh array pandu gelombang bercelah ditunjukkan pada Gambar 1 (dimensi diberikan oleh panjang a dan lebar b).

Seperti pada antena celah berlubang, setiap celah dapat diumpankan secara independen dengan sumber tegangan melintasi celah. Namun, (terutama untuk array besar) ini akan sangat sulit dibuat, dan belum pernah dilakukan dalam praktik. Sebaliknya, pandu gelombang digunakan sebagai saluran transmisi untuk memberi makan elemen.

Posisi, bentuk, dan orientasi celah akan menentukan bagaimana (atau apakah) mereka memancar. Selain itu, bentuk pandu gelombang dan frekuensi operasi akan memainkan peran utama. Untuk memahami apa yang terjadi, kita perlu memahami medan di dalam pandu gelombang terlebih dahulu.

Modus dominan TE10 diasumsikan ada di dalam pandu gelombang. Dengan menggunakan geometri Gambar 1, medan yang ada di dalam pandu gelombang diberikan oleh persamaan yang bergantung pada frekuensi f, bilangan gelombang k, dan konstanta yang menentukan daya.

Medan magnet yang menyinggung konduktor menghasilkan arus listrik pada permukaan. Kerapatan arus permukaan J dapat ditentukan menggunakan normal satuan permukaan n. Pada dinding atas pandu gelombang (tempat celah berada), arus induksi memiliki komponen x dan z.

Radiasi terjadi ketika arus harus "mengelilingi" celah untuk melanjutkan arah yang diinginkan. Sebagai contoh, pertimbangkan celah sempit di tengah pandu gelombang, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.

Dalam kasus ini, komponen z dari arus tidak akan terganggu, karena celah tipis dan arus z tidak perlu mengelilingi celah. Oleh karena itu, komponen x dari arus yang akan bertanggung jawab atas radiasi. Namun, pada lokasi ini (x=a/2), kerapatan arus komponen x adalah nol - tidak ada arus dan karenanya tidak ada radiasi. Akibatnya, celah tidak dapat ditempatkan di tengah pandu gelombang seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

Jika celah dipindahkan dari garis tengah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, arus yang diarahkan x tidak akan nol dan perlu mengelilingi celah. Oleh karena itu, radiasi akan terjadi. Perhatikan bahwa jarak dari tepi akan menentukan besarnya arus. Dengan demikian, daya yang dipancarkan oleh celah dapat diubah dengan memindahkan celah lebih dekat atau lebih jauh dari tepi. Dengan cara ini, array bertahap dapat dirancang dengan eksitasi yang bervariasi untuk setiap elemen.

Jika celah diorientasikan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3, celah akan mengganggu komponen z dari kerapatan arus. Celah ini kemudian akan memancar. Jika celah ini dipindahkan dari garis tengah, jumlah daya yang dipancarkannya dapat disesuaikan.

Jika celah diputar pada sudut terhadap garis tengah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4, ia akan memancar. Daya yang dipancarkan akan menjadi fungsi dari sudut (phi) rotasi - secara khusus diberikan oleh sin kuadrat phi. Perhatikan bahwa komponen z dari arus masih bertanggung jawab atas radiasi dalam kasus ini. Komponen x terganggu; namun arus akan memiliki besaran yang berlawanan di kedua sisi garis tengah dan cenderung saling meniadakan radiasi.

Pada bagian selanjutnya, kita akan memeriksa pandu gelombang bercelah secara lebih rinci.