ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАВИСИМОСТИ ФАЗЫ ОТРАЖЕННОЙ ВОЛНЫ ОТ ТОЛЩИНЫ ДИЭЛЕКТРИКА НА ПРИМЕРЕ СУБВОЛНОВОГО ЭЛЕМЕНТА Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 1

Листратов С.Е.

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева

ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАВИСИМОСТИ ФАЗЫ ОТРАЖЕННОЙ ВОЛНЫ ОТ ТОЛЩИНЫ ДИЭЛЕКТРИКА НА ПРИМЕРЕ СУБВОЛНОВОГО ЭЛЕМЕНТА

Аннотация: основная цель исследования заключается в оптимизации субволнового элемента размером порядка 1/3. В данной работе был произведен анализ зависимости фазы отраженной волны от толщины диэлектрика. Произведено электромагнитное моделирование и получены фазовые характеристики субволнового элемента для дальнейшего синтеза решеток.

Ключевые слова: Антенная решетка, микрополосковая антенна, отражательная антенная решетка, электромагнитное моделирование, микрополосковый резонатор, бесконечная периодическая структура.

Как правило, фазирующие элементы отражательных антенных решеток разработаны с размером элементарной ячейки порядка У2. Эта почти резонаторная работа фазирующих элементов, которая является основной причиной узкополосных характеристик отражателей. Узкополосного эффекта можно избежать, используя субволновые элементы, которые могут реализовать подобный ответ фазы S-формы. Основная цель исследования заключается в следующем оптимизация субволнового элемента формы меандра от толщины диэлектрика, впоследствии создание антенной решетки с методом фазировки за счет переменного размера. Хотя теоретического ограничения на использование меньших элементарных ячеек в конструкциях с отражателями нет, допуск на изготовление ячеек становится критическим фактором на высоких частотах. В частности, поскольку большая часть фазового интервала отражения имеет место для участков с очень узкими зазорами, то допускаемый изготовлением размер зазора управляет наименьшими размерами единичной ячейки. Формой меандр, прорезается щель в металлической пластине в виде простого меандра,

геометрия ячеек представлена на рис.1. Ячейка субволновая и размер ее составляет УЪ (1=7.5мм). На данном этапе при моделировании мы изменяем ширину диэлектрика (ё). Конфигурация предлагаемой субволновой ячейки отражательного элемента представлена на рис. 1 и состоит из простого меандра. Как видно из рис. 1, ячейка представляет собой трехслойную структуру, состоящую из экрана и микрополоскового элемента на расстоянии ё друг от друга.

Рис. 1 Геометрия ячейки сверху и сбоку

Для исследования потенциальных возможностей изменения фазы элемента размер ячейки делаем равный 0.3Х. Также он может быть уменьшен, в зависимости от требований к элементу. Ширина ячейки так же 0.3Х, а вот ширина отражающей поверхности выбирается не много меньшей, чтоб не появились дифракционные лепестки при любых углах облучения. Производился расчет фазы с изменением параметра элемента, в данном случае основной изменяемый параметр - длина зазора вдоль направления электрического поля. Расчетная зависимость фазы отраженной волны от изменения параметра Н (зазора) и амплитуды меандра а, при толщине диэлектрика ё=1мм. Промежуточные результаты продемонстрировали нам, что максимальный диапазон изменения фазы наблюдается при амплитуде меандра равной 4 мм и составляет порядка Ъ02 градуса. Далее мы смотрим, как изменяется фаза при увеличении толщины диэлектрика, на рис. 2 видно, что при увеличении диэлектрика изменение фазы составляет всего лишь 221 градус.

Увеличение толщины подложки ведет к сглаживанию фазовой кривой, однако

значительно уменьшается диапазон регулировки, что ведет к большим фазовым

ошибкам ОАР, построенной на базе такой ячейки. Тогда будем уменьшать толщину

62

диэлектрика, и увеличивать амплитуду меандра. На рис. 4 показана зависимость фазы отраженной волны при уменьшении толщины диэлектрика и увеличения амплитуды меандра.

Рис.2 Зависимость фазы отраженной волны при увеличении толщины диэлектрика

Рис.4 Зависимость отраженной волны при уменьшении толщины диэлектрика и

увеличения амплитуды меандра.

Из рис.4 видно, что максимальный диапазон изменения фазы наблядается при толщине диэлектрика ё=0.6 мм и амплитуде меандра равной 4 мм и составляет порядка 311 градусов, но в тоже время наблюдается резкое изменение фазы вблизи собственного резонанса элемента, что накладывает дополнительные требования на точность производства. Увеличение толщины подложки ведет к сглаживанию фазовой кривой,

однако значительно уменьшается диапазон регулировки, что ведет к большим фазовым ошибкам отражательной антенной решетки, построенной на базе данной ячейки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

Elibrary.ru