Другим примером симметричного вибратора является щелевой излучатель, выполненный в виде узкого отверстия шириной t и общей длиной 2l, прорезанного в металлическом экране. Конфигурация щелевого вибратора (ЩВ) показана на рис. 21. Здесь же изображена сферическая система координат, в которой производится расчет поля излучения; щель параллельна оси z. Считаем, что возбуждение ЩВ осуществляется с помощью двухпроводной линии, подсоединенной к противоположным точкам посредине щели.
Рисунок 21. Конфигурация щелевого вибратора
Под действием приложенного напряжения 
в щели возникает электрическое поле, линии которого перпендикулярны ее краям (см. рис. 21). Благодаря тому, что 
распределение поля в поперечном сечении можно считать постоянным. Поэтому в любой точке z напряжение между краями щели 
Распределение напряжения по длине щели можно в первом приближении определить, рассматривая щель как короткозамкнутую с двух сторон длинную линию, в которой
Как видно из (13), на концах щели 
Распределение напряженности электрического поля в плоскости щели вдоль ее длины определяется
где 
Под действие напряжения в щели в пространстве, окружающем щелевой излучатель, возникает электромагнитное поле, причем в любой точке экрана согласно граничным условиям линии электрического поля приходят к экрану под прямым углом. Таким образом, если экран имеет бесконечные размеры, то в плоскости экрана касательная компонента электрического поля
в пределах щели, 
в остальных случаях.
Проведенные исследования показали, что направленные свойства симметричного ЩВ и СЭВ полностью аналогичны. Поле симметричного ЩВ, как и СЭВ, в дальней зоне линейно поляризовано. Отличие этих полей проявляется только в том, что векторы 
и 
меняются местами, оставаясь взаимно перпендикулярными между собой. В плоскости перпендикулярной щели (плоскость Е), ДН представляет окружность. В плоскости, проходящей через ось щели (плоскость Н), форма ДН зависит только от отношения l/λ и может быть рассчитана с использованием (5); вдоль своей оси ЩВ не излучает.
Мощность излучения симметричного ЩВ (СЩВ) можно найти по формуле, вводя понятие проводимости излучения 
, связь мощности излучения 
с напряжением в пучности 
можно установить по формуле
Вычисляя можно убедиться в том, что
где 
- сопротивление излучения плоского металлического аналога щели.
Помимо проводимости излучения СЩВ характеризуется также величиной входной проводимости
связь, которой с входным сопротивлением соответствующего металлического аналога 
определяется соотношением, аналогичным (17)
Причем значение должно быть известно для плоского СЭВ. Поскольку значение известны обычно для электрических вибраторов цилиндрической формы, в случае плоских вибраторов шириной t можно использовать данные для цилиндрических вибраторов с радиусом a = t /4.
При определенных значениях l/λ щель, как и электрический вибратор, обладает резонансными свойствами, когда реактивная составляющая 
обращается в нуль. Обычно используются резонансные щели, общая длина которых несколько меньше λ/2; необходимое укорочение тем больше, чем шире щель. Отметим, что в полуволновых резонансных щелях закон распределения напряжения вдоль щели, а, следовательно, и направленные свойства щели не зависят от места подключения источника возбуждения и остаются неизменными даже для распределенного способа возбуждения, имеющего место в волновых щелевых антеннах.
На практике обычно стремятся к тому, чтобы щелевая антенна излучала только в одно полупространство. Это можно добиться, закрыв щель со стороны второго полупространства металлической полостью (резонатором). Наличие резонатора практически не изменяет распределение напряжения в щели, тем более при резонансной длине. В этом случае можно считать, что ДН щели с односторонним излучением в рабочем полупространстве совпадает с ДН щели с двухсторонним излучением, причем при одинаковом значении возбуждающего напряжения 
будут равны и абсолютные значения напряженности полей. Поле во втором полупространстве для односторонней щели полностью отсутствует (при бесконечных размерах экрана). Соответственно мощность излучения для щели с односторонним излучением будет в 2 раза меньше, поскольку интегрирование будет осуществляться по поверхности только полусферы. То же самое справедливо для комплексной мощности. Следовательно, и проводимость излучения 
, и входная проводимость щели с односторонним излучением в 2 раза меньше соответствующих величин для щели с двусторонним излучением. В отношении последнее утверждение справедливо, если резонатор не оказывает шунтирующего действия на щель, что достигается соответствующей конструкцией резонатора.
Щелевые антенны в отличие от вибраторных являются не выступающими, поэтому не нарушают аэродинамику объектов, на которых они установлены. Подобное преимущество обуславливает, в частности, широкое применение их на самолетах, ракетах и других передвижных объектах. Однако, поскольку прорезание щели в корпусе объекта ослабляет прочность конструкции, щелевые антенны (в обычном исполнении) используют главным образом в дециметровом и сантиметровом диапазонах волн, где их длина, равная обычно половине длины волны, невелика. Для создания однонаправленного излучения щель снабжается резонатором, например, волноводного типа (рис. 22).
Длина резонатора для устранения шунтирования щели выбирается равной 
где 
- соответствует длине волны Н10 в прямоугольном волноводе с размерами a b (рисунок 21). Упрощенно резонатор можно представить в виде закороченной на конце двухпроводной линии, которая при длине 
обладает бесконечным входным сопротивлением. Щель возбуждается коаксиальным кабелем. Для лучшего согласования щели (входное сопротивление которой при длине, равной λ 
составляет примерно 1000 Ом) точки питания целесообразно располагать не в центре щели, а ближе к одному из ее концов.
Рисунок 22. Щелевая антенна с резонатором
Металлические поверхности, в которых прорезаны щели, имеют ограниченные размеры, поэтому в общем случае формулы, полученные для расчета ДН на основе принципа двойственности, неприменимы. В плоскости Н (параллельной оси щели) ДН мало зависит от размеров экрана (поскольку щель не излучает вдоль оси) и в первом приближении остается такой же, как для бесконечного экрана. Сказанное относится и к щелевым антеннам на металлических поверхностях другой формы. Для расчета ДН в плоскости Е необходимо использовать строгие методы, основанные на решении соответствующих задач дифракции. Влияние размеров плоского экрана на ДН в плоскости Е иллюстрируется на рис. 23.
Рисунок 23. Изменение ДН в зависимости от размеров плоского экрана
Заключение
Вибратором в теории антенн называют излучатель в виде тонкого проводника (электрический вибратор) или узкой длинной щели, прорезанной в металлическом экране (щелевой вибратор). Возбуждение вибратора может осуществляться различными способами, в простейшем из которых энергия подводится от генератора с помощью двухпроводной линии. Если эта линия подсоединяется к вибратору в его середине, такой излучатель носит название симметричного. Вибраторные антенны находят широкое применение как самостоятельные излучатели, а также как элементы более сложных антенн.
Простые антенны используются либо как элементы более сложных антенн (например, в составе антенных решеток, в качестве облучателей зеркальных антенн), либо как самостоятельные излучатели. Общими электрическими требованиями к антеннам рассматриваемого диапазона являются: относительно широкая полоса пропускаемых частот, большая электрическая прочность и высокая степень согласования с питающим трактом.
Симметричная двухпроводная линия относится к открытым линиям передачи, основными недостатками которых являются подверженность воздействию атмосферных осадков и излучение самой линии (антенный эффект), возрастающие с ростом частоты. Поэтому в диапазоне УКВ для питания симметричных вибраторов желательно применять экранированные линии в виде коаксиальных кабелей или жестких коаксиальных линий.
В реальных условиях антенны устанавливаются вблизи поверхности Земли, на крышах зданий, вблизи корпуса несущего их объекта (самолета, корабля). Под действием электромагнитного поля, создаваемого антенной, в окружающих телах наводятся так называемые вторичные токи (токи проводимости и токи смещения), излучение которых существенно изменяет ДН антенны и ее входное сопротивление.
Антенны УКВ обычно располагают вблизи металлических тел с высокой проводимостью, что позволяет при теоретическом расчете заменить их идеально проводящими телами. Рассмотрим простейший случай, когда вибраторы находятся над бесконечной плоской идеально проводящей поверхностью. Для расчета поля излучения может быть использован метод зеркальных отражений.
Другим примером симметричного вибратора является щелевой излучатель, выполненный в виде узкого отверстия шириной t и общей длиной 2 l, прорезанного в металлическом экране.
Щелевые антенны в отличие от вибраторных являются не выступающими, поэтому не нарушают аэродинамику объектов, на которых они установлены. Подобное преимущество обуславливает, в частности, широкое применение их на самолетах, ракетах и других передвижных объектах. Однако, поскольку прорезание щели в корпусе объекта ослабляет прочность конструкции, щелевые антенны (в обычном исполнении) используют главным образом в дециметровом и сантиметровом диапазонах волн, где их длина, равная обычно половине длины волны, невелика. Для создания однонаправленного излучения щель снабжается резонатором, например, волноводного типа.
Лекция разработана