ЗЕРКАЛЬНЫЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВОЛНОВОД – БАЗОВАЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ДЛЯ СОЗДАННИЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ ИЗЛУЧАЮЩИХ СИСТЕМ

April 13, 2012 by admin Комментировать »

Катрич В. А., Звягинцев А. А., Погарский С. А., Сапрыкин И. И., Майборода Д. В., Шаулов Е. А. Харьковский национальный университет им. В. Н. Каразина Пл. Свободы, 4, Харьков -61077, Украина Тел.: +38(057) 7075278; e-mail: Sergey.A.Pogarsky@univer.kharkov.ua

Аннотация – Рассмотрены направляющие свойства и условия формирования характерной структуры поля для создания высокоэффективной излучающей системы на основе одной из разновидностей полосковых диэлектрических волноводов – зеркальном диэлектрическом волноводе.

I.  Введение

Диэлектрические волноводы различных типов нашли широкое применение в технике СВЧ [1], особенно в миллиметровом диапазоне волн. Этому способствовало появление новых типов диэлектрических материалов с малым уровнем потерь в миллиметровом диапазоне, а также приемлемыми конструктивными допусками на изготовление функциональных элементов передающих трактов в отличие от элементов, выполненных на основе стандартных прямоугольных волноводов. Перспективным направлением в создании новых функциональных элементов является использование полосковых диэлектрических волноводов, например изолированных зеркальных диэлектрических волноводов [2, 3]. Вместе с тем, такого рода конструкциям присуща одна существенная особенность – ограниченность возможности вариации геометрических размеров вспомогательных элементов (например, излучающих элементов) и их местоположения вследствие относительной малости геометрических размеров базового элемента конструкции – диэлектрического стержня. В настоящей работе рассматриваются физика процесса распространения собственных волн в иной разновидности полоскового диэлектрического волновода -зеркальном диэлектрическом волноводе и условия формирования характерного распределения электромагнитного поля для создания излучающих систем.

II.  Направляющие свойства и структура поля зеркального диэлектрического волновода

Схематическое представление рассматриваемой структуры представлено на рис. 1. Существенными

Рис. 1. Схематическое представление исследуемой структуры.

Fig. 1. The cross-section schematic of structure under investigation

особенностями такой структуры являются: соотношение между диэлектрическими проницаемостями е2 > ei и более существенная толщина подстилающей подложки по сравнению с конструкцией изолированного зеркального диэлектрического волновода

[2]    . Такая электродинамическая система при надлежащем выборе соотношения геометрических размеров и материальных констант диэлектрических материалов обеспечивает канализацию энергии электромагнитного поля в заданном направлении. Конструкция возбудителя такой металло-диэлектрической структуры представлена на рис. 2. При этом угол скоса диэлектрического стержня выбирается в интервале +2° от значения угла Брюстера. Существенным оказывается и величина погружения диэлектрического стрежня в металлический волновод. При оптимальном соотношении всех указанных параметров достижим уровень КСВН не более 1.58 и уровень затухания не более -0.35 дБ/см.

Рис. 2. Конструкция возбудителя структуры:

1-диэлектрический стержень:

2 – диэлектрическая подложка; 3 – заземляющее основание; 4 – возбуждающий волновод.

Fig. 2. The constriction of exciter structure:

1 – dielectric rod; 2 – dielectric substrate; 3 – ground base; 4 – excitinig waveguide

Ключевым моментом для создания оптимальных условий вытекания электромагнитной волны из диэлектрического стержня в направлениях перпендикулярных плоскости стержня является выбор соотношений между шириной диэлектрического стержня и толщиной подстилающей подложки и соотношения их диэлектрических проницаемостей. На рис.З представлена реконструированная структура электромагнитного поля (измерения выполнены в ближней зоне), которая свидетельствует о формировании устойчивого волнового процесса вдоль металлодиэлектрической структуры. Как очевидно из рисунка, вдоль волноведущего элемента (диэлектрического стержня) формируется характерная структура поля с максимумами вблизи диэлектрического стержня, причем степень «расплывания» поля, как установлено из экспериментальных измерений, может быть управляемой за счет введения неоднородностей в направлении поперечном к направлению распространения волны.

Рис. 3. Амплитудно-частотная характеристика коаксиального фильтра.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты