Лященко В. А., Катрич В. А., Бердник С. Л., Булгакова А. А. Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна пл. Свободи 4,. Харків – 61077, Україна Тел.: 38 (057) 7075585; e-mail: Sergey.L.Berdnik @ univer.kharkov.ua

Анотація – Досліджено вплив діелектричного заповнення порожнини хвилеводу і щілини, а також діелектричного укриття на енергетичні характеристики і спрямовані властивості хвилеводно-щілинних випромінювачів довільній електричної довжини.

I. Вступ

Застосування діелектриків в конструкціях базових елементів НВЧ і КВЧ діапазонів змінило технологію їх виготовлення, привело до значного поліпшення масогабаритних характеристик, розширило функціональні можливості пристроїв, створюваних на їх основі. Однак при наявності діелектриків ускладнюється структура електромагнітних полів в електродинамічних обсягах, змінюються дисперсійні властивості волноведущих трактів, що істотно проявляється на характеристиках неоднорідностей, що розміщуються в них. Зокрема, це позначається на параметрах порожніх або навантажених діелектриком щілин, прорізаних в бічних поверхнях таких трактів. Зовнішні діелектричні укриття, виконуючи захисні функції від зовнішніх впливів, одночасно змінюють характеристики антен. Метою даної роботи є дослідження впливу діелектриків на енергетичні характеристики і спрямовані властивості щілинних випромінювачів різних розмірів.

II. Основна частина

В роботі досліджені характеристики поздовжніх щілин довільної довжини /, ширини d, прорізаних в широкій стінці кінцевої товщини прямокутного хвилеводу, заповненого ідеальним діелектриком з відносною проникністю еп. Порожнина щілини і зовнішнє півпростір також заповнені діелектриками з відносними діелектричними проницаемостями £ і £xt відповідно.

Питання теорії і розрахунку електродинамічних характеристик таких щілин на основі методу моментів (Гальоркіна) та методу магніторушійних сил, а також фізичних закономірностей формування поля випромінювання щілин, прорізаних в стінках порожнистих хвилеводів, викладені нами в роботі [1]. В [1] зазначається, що головною фізичної особливістю є те, що в щілини, як завгодно довгою в порівнянні з довжиною хвилі у вільному просторі Я, збуджується кінцеве число різних власних функцій щілини, але найбільший внесок у формування амплітудно-фазового розподілу (АФР) поля на її апертурі даютр-а і g-а гармоніки, при яких на щілини укладаються цілі числа півхвиль Xv \ Xg (Lg – довжина хвилі в хвилеводі), причому відношення номерів гармонік p / q = А% / Я. Якщо гармоніки з номерами р і q сильно відрізняються один від одного, то в розкриві щілини поле сильно осцілірует. Діаграма спрямованості (ДН) такого випромінювача може мати кілька максимумів і великі рівні бічних пелюсток. Введення в хвилевід діелектрика змінює ставлення p / q = Яg / Я і, отже, змінює АФР в розкриві антени.

На рис. 1 представлені результати розрахунку коефіцієнтів випромінювання щілин | SE|2 в залежності від ставлення l / Я при постійній довжині хвилі (1 = 32 мм), а на рис. 2 – залежності | SE|2-J {X). Ширина щілин d-1 мм. Криві 1 відповідають | SE|2 щілин, прорізаних в стінці порожнистого хвилеводу з поперечним перерізом ах & = 23х10 мм2, Криві 2 описують залежності | SE|2= / {1 / Я) і | SE|2= / {Я) щілин, прорізаних в стінці хвилеводу з розмірами ахЬ = 11.5×5 мм2, Заповненому діелектриком з відносною діелектричною проникністю dn = 4. Відстані від центральної лінії широкої стінки до центрів щілин одно а / 4. Поперечний перетин хвилеводу вибрано з умови одномодового режиму збудження. Щілини, прорізані на відстані 0.1А від центру хвилеводу, заповненого діелектриком, характеризуються залежностями | SE|2= Д1 / Я) і | SE|2= ^ [Я) представленими кривими 3 на рис. 1 і рис. 2. Розрахунки показали, що для щілин, прорізаних в хвилеводах з діелектричним заповненням, резонансна довжина випромінювача визначається довжиною хвилі, що розповсюджується в хвилеводі і дорівнює lpeзxpЯg / 2 (р – ціле число), якщо Я% <