Катрич В. А., Звягінцев А. А., Погарський С. А., Саприкін І. І., Майборода Д. В., Шаулов Е. А. Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна Пл. Свободи, 4, Харків -61077, Україна Тел.: +38 (057) 7075278; e-mail: Sergey.A.Pogarsky@univer.kharkov.ua

Анотація – Розглянуто направляючі властивості і умови формування характерної структури поля для створення високоефективної випромінюючої системи на основі однієї з різновидів полоськових діелектричних хвилеводів – дзеркальному діелектричному хвилеводі.

I. Вступ

Діелектричні хвилеводи різних типів знайшли широке застосування в техніці НВЧ [1], особливо в міліметровому діапазоні хвиль. Цьому сприяла поява нових типів діелектричних матеріалів з малим рівнем втрат в міліметровому діапазоні, а також прийнятними конструктивними допусками на виготовлення функціональних елементів передавальних трактів на відміну від елементів, виконаних на основі стандартних прямокутних хвилеводів. Перспективним напрямком у створенні нових функціональних елементів є використання полоськових діелектричних хвилеводів, наприклад ізольованих дзеркальних діелектричних хвилеводів [2, 3]. Разом з тим, такого роду конструкціям властива одна суттєва особливість – обмеженість можливості варіації геометричних розмірів допоміжних елементів (наприклад, випромінюючих елементів) та їх розташування внаслідок відносної малості геометричних розмірів базового елементу конструкції – діелектричного стержня. В даній роботі розглядаються фізика процесу поширення власних хвиль в іншого різновиду Полоскова діелектричного хвилеводу-дзеркальному діелектричному хвилеводі і умови формування характерного розподілу електромагнітного поля для створення випромінюючих систем.

II. Напрямні властивості і структура поля дзеркального діелектричного хвилеводу

Схематичне представлення даної структури представлено на рис. 1. Істотними

Рис. 1. Схематичне представлення досліджуваної структури.

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

особливостями такої структури є: співвідношення між діелектричними проницаемостями е2 > ei і більш істотна товщина підстилаючої підкладки в порівнянні з конструкцією ізольованого дзеркального діелектричного хвилеводу

[2]. Така електродинамічна система при належному виборі співвідношення геометричних розмірів і матеріальних констант діелектричних матеріалів забезпечує каналізацію енергії електромагнітного поля в заданому напрямку. Конструкція збудника такої метало-діелектричної структури представлена ​​на рис. 2. При цьому кут скосу діелектричного стержня вибирається в інтервалі +2 ° від значення кута Брюстера. Істотним виявляється і величина занурення діелектричного стрижня в металевий хвилевід. При оптимальному співвідношенні всіх зазначених параметрів досяжний рівень КСХН не більше 1.58 і рівень загасання не більше -0.35 дБ / см.

Рис. 2. Конструкція збудника структури:

1-діелектричний стрижень:

2 – діелектрична підкладка, 3 – заземлювальний підставу, 4 – збудливий хвилевід.

Fig. 2. The constriction of exciter structure:

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

Ключовим моментом для створення оптимальних умов витікання електромагнітної хвилі з діелектричного стержня в напрямках перпендикулярних площині стрижня є вибір співвідношень між шириною діелектричного стержня і товщиною підстилаючої підкладки і співвідношення їх діелектричної проникності. На ріс.З представлена ​​реконструйована структура електромагнітного поля (вимірювання виконані в ближній зоні), яка свідчить про формування стійкого хвильового процесу вздовж металодіелектричних структури. Як очевидно з малюнка, уздовж волноведущей елемента (діелектричного стержня) формується характерна структура поля з максимумами поблизу діелектричного стрижня, причому ступінь «розпливання» поля, як встановлено з експериментальних вимірювань, може бути керованою за рахунок введення неоднорідностей в напрямку поперечному до напрямку поширення хвилі.

Рис. 3. Амплітудно-частотна характеристика коаксіального фільтра.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»