Випромінювач електромагнітних хвиль нвч діапазону з керованим фазовим фронтом

Випромінювач електромагнітних хвиль НВЧ діапазону з керованим фазовим фронтом, у вигляді Н-секторіального рупорного випромінювача з ребристою періодичною металевою граткою, розміщеною на внутрішній поверхні широкої стінки Нсекторіального рупорного випромінювача з прямокутними ребрами, що мають форму радіальних дуг з радіусом кривизни, рівним відстані від точки фазового центра рупорного випромінювача до кожного поточного ребра, висота яких є функцією попе 3 проектирования антенн вытекающей волны". А.В. Останков // Вестник Воронежского гос. ун-та. 2009г., -Т.5., - №7, - С.89-91. Автором розв'язана задача дифракції заданої неоднорідної хвилі, що поширюється над кінцевим числом прямокутних нееквідистантно розміщених в екрані різноразмірних канавок. У цьому випадку над запропонованою граткою також виникають затримані ПЕМХ. Однак, вектор Умова-Пойтинга поля розсіювання, що виникає при цьому не рівнобіжний вектору групової швидкості ПЕМХ. У процесі поширення ПЕМХ над поверхнею такої ґратки виникає трансформація ПЕМХ в об'ємну електромагнітну хвилю, що відбивається від ґратки у вільний простір. Такий підхід може бути корисним, але він не дає можливості керувати формою фазового фронту ПЕМХ, який формує ДН і впливає на рівень бічного випромінювання. Найбільш близьким технічним рішенням, обраним прототипом, є випромінювач електромагнітних хвиль НВЧ діапазону, що містить радіальну металеву гратку, ребра якої мають різну висоту, запропонований в роботі А.А. Карпенко, Я.И. Лепих "Компенсация фазовой ошибки в излучателях СВЧ-волн с помощью импедансной структуры" // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2007. - №2. - С.38-41. За його допомогою розв'язується задача компенсації фазової похибки в Н-секторіальному рупорному випромінювачі. Прототип складається з Нсекторіального рупорного випромінювача, у якого змінюється лише широка стінка, та металевої імпедансної ґратки з ребрами прямокутного перерізу, висота яких змінюється на трасі поширення ПЕМХ, розташованій на внутрішній поверхні широкої стінки. При цьому кожне ребро ґратки має радіальну кривизну, що забезпечує умову перпендикулярності вектора швидкості ПЕМХ з його площиною. Однак прототип має недоліки. По-перше, компенсація фазової похибки в прототипі можлива тільки для циліндричних електромагнітних хвиль у внутрішній порожнині Нсекторіального рупорного випромінювача і можлива при умові, що джерело електромагнітних хвиль розташоване у точці, співпадаючій з центром фазового фронту Н-секторіального рупорного випромінювача. По-друге, при розширенні горизонтальної стінки рупорного випромінювача у його внутрішній порожнині виникають хвилі вищих типів, які будуть поширюватися з іншою швидкістю, що призведе до неконтрольованого спотворення форми фазового фронту на виході випромінювача, що в свою чергу призведе до спотворення ДН рупорного випромінювача. Задачею, на розв'язання якої спрямовано пропонуєма корисна модель, є поліпшення параметрів ДН Н-секторіального рупорного випромінювача (ширини головної пелюстки на рівні 0,707, зменшення рівня бокових пелюсток, керування формою ДН) шляхом керування формою фазового фронту, а також траєкторією поширення ПЕМХ. Ця задача розв'язана за допомогою покриття внутрішньої порожнини випромінювача НВЧ хвиль 53694 4 шаром з імпедансними властивостями, реалізованим на основі ребристих періодичних структур. При цьому просторові поля трансформуються в поверхневі хвилі, амплітуди і фази яких можуть бути підібрані таким чином, щоб забезпечити найменший рівень бічного і заднього випромінювання. Для розв'язання цієї задачі пропонується випромінювач електромагнітних хвиль НВЧ діапазону з керованим фазовим фронтом у вигляді Нсекторіального рупорного випромінювача з ребристою періодичною металевою граткою, розміщеною на внутрішній поверхні широкої стінки Нсекторіального рупорного випромінювача з прямокутними ребрами, що мають форму радіальних дуг з радіусом кривизни рівним відстані від точки фазового центра рупорного випромінювача до кожного поточного ребра, висота яких є функцією поперечного перерізу широкої стінки рупорного випромінювача, який відрізняється тим, що ребра ґратки розташовано прямолінійно і паралельно одна одній, а їх висота змінюється по заданому закону не тільки в поперечному, але і в подовжньому напрямах площини ґратки, вздовж якої поширюються поверхневі електромагнітні хвилі, у результаті чого відбувається не тільки кероване затримування поверхневих електромагнітних хвиль по заданому закону у поперечному перерізу ґратки, але і кероване затримування поверхневих електромагнітних хвиль у напрямку їхнього поширення, що призводить до керованої зміни їхньої траєкторії по заданому закону, що дозволяє ефективно формувати форму та ширину ДН випромінювача електромагнітних хвиль НВЧ, а також зменшити рівень її бічних пелюсток. На Фіг.1 відображено пропонуємий випромінювач електромагнітних хвиль НВЧ діапазону з керованим фазовим фронтом, який містить: 1 металевий корпус; 2 - ребриста імпедансна металева гратка; 3 - ребро ґратки, де d - товщина ребра; h - змінна за координатами х і z конструктивна висота; t - відстань між ребрами; Vф - фазова швидкість ПЕМХ, залежна від координат х, z. Пропонуємий випромінювач електромагнітних хвиль НВЧ діапазону з керованим фазовим фронтом дозволяє здійснювати керування не тільки формою фазового фронту, але і амплітудою ПЕМХ, траєкторією поширення ПЕМХ, що дозволяє зменшити рівень хвиль вищих типів, використовувати ефекти фокусування чи розсіювання ПЕМХ та здійснювати інші маніпуляції з ПЕМХ для ефективного впливу на формування ДН. Керування фазовою швидкістю ПЕМХ здійснюється за допомогою імпедансної структури у вигляді ребристої періодичної металевої ґратки (2) з прямокутними ребрами (3), висота яких змінюється в подовжньому і поперечному напрямах площини ґратки, вздовж якої поширюються ПЕМХ та реалізується наступним чином: на шляху поширення електромагнітних хвиль у випромінювачі розташовують металеву гратку, що являє собою плоску металеву поверхню з ребрами різної висоти. У процесі взаємодії електромагнітного поля НВЧ з ребрами ґратки в її приповерхневому шарі виникають ПЕМХ. Фазова швидкість (швидкість поширення хвильового фронту) Vф ПЕМХ у кожній 5 53694 точці площини x0z залежить від ефективної висоти ребра в даній точці і визначається співвідношенням: Vф ( x, z) c 1 2 t t d tg 2 hэ ( x, z) 2 (1) 0 де d - товщина ребра; c - швидкість поширення електромагнітних хвиль у вільному просторі; t - відстань між ребрами; 0 - довжина хвилі у середині діапазону; hэ - ефективна висота ребра, яка визначається за формулою: hэ h 0,14(d t ), (2) де h - конструктивна (фактична) висота ребрa. Комп’ютерна верстка А. Рябко 6 Рівняння (1) пов'язує фазову швидкість ПЕМХ з геометрією кожної точки ребер імпедансної металевої ґратки, що обґрунтовує розв'язок поставленої задачі. При z=const траєкторія поширення ПЕМХ є прямолінійною і гратка призводить до керованого затримання ПЕМХ тільки у площині, перпендикулярній вектору потоку потужності Умова-Пойтинга. Механізм керування швидкістю поширення фазового фронту ПЕМХ полягає в залежності швидкості поширення ПЕМХ від висоти ребер імпедансної металевої ґратки, над якою здійснюється поширення ПЕМХ. Впровадження пропонованого методу планується на підприємствах радіотехнічного профілю. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601