Випромінювач електромагнітних хвиль

Випромінювач електромагнітних хвиль у вигляді Н-секторіального рупорного випромінювача з ребристою періодичною металевою ґраткою, розміщеною на внутрішній поверхні широкої стінки Нсекторіального рупорного випромінювача з ребрами, який відрізняється тим, що ребра ґратки розташовано прямолінійно і паралельно одне одному, а їх висота змінюється по заданому закону швидкості поширення поверхневих електромагнітних хвиль як в поперечному, так і в подовжньому напрямах площини ґратки, вздовж якої поширюються поверхневі електромагнітні хвилі. (19) (21) a201005697 (22) 11.05.2010 (24) 25.01.2012 (46) 25.01.2012, Бюл.№ 2, 2012 р. (72) КАРПЕНКО АНДРІЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ, ЛЕПІХ ЯРОСЛАВ ІЛЛІЧ (73) ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. І.І. МЕЧНИКОВА (56) SU 263693 A; 10.11.1970 SU 122986 A1; 07.05.1986 UA 89384 C2; 25.01.2010 RU 2013831 C1; 30.05.1994 GB 2161027 A; 02.01.1986 US 4141013 A; 20.02.1979 US 4477816 A; 16.10.1984 Карпенко А.А., Лепих Я.И. Компенсация фазовой ошибки в излучателях СВЧ-волн с помощью им 3 никає 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, вибраним прототипом, є випромінювач електромагнітних хвиль НВЧ діапазону, що містить радіальну металеву ґратку, ребра якої мають різну висоту, запропонований в роботі Карпенко А. А., Лепих Я. И. "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 Н-секторіального рупорного випромінювача, у якому 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 Н-секторіального рупорного випромінювача і можлива при умові, що джерело електромагнітних хвиль розташоване у точці, співпадаючій з центром фазового фронту Нсекторіального 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 пропонований винахід, 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 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 у вигляді Нсекторіального рупорного випромінювача з ребристою періодичною металевою ґраткою, розміщеною на внутрішній поверхні широкої стінки Н 97300 4 секторіального 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 перерізі ґратки, але і кероване затримування поверхневих електромагнітних хвиль у напрямку їхнього поширення, що приводить 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 кресленні відображено пропонований випромінювач електромагнітних хвиль, який містить: 1 - металевий корпус; 2 - ребриста імпедансна металева ґратка; 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 кординат х, z. Пропонований випромінювач електромагнітних хвиль 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 ґратку, 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 точці площини x0z залежить від ефективної висоти ребра в даній точці і визначається співвідношенням: 2 Vф ( x, z )  c 2  t   2he ( x, z )   1   tg   0 t d     , (1) де d- товщина ребра; c - швидкість поширення електромагнітних хвиль у вільному просторі; t - відстань між ребрами; 0 - довжина хвилі у середині діапазону; 5 97300 he - ефективна висота ребра, яка визначається за формулою: hе  h  0.14 (d  t ) , (2) де h - конструктивна (фактична) висота ребрa. Рівняння (1) пов'язує фазову швидкість ПЕМХ з геометрією кожної точки ребер імпедансної металевої ґратки, що обґрунтовує розв'язок поставленої задачі. Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 6 При z = const траєкторія поширення ПЕМХ є прямолінійною і ґратка 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 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601