5.2. Антенная решетка с толстыми диэлектрическими вставками

Рассмотрим теперь случай, когда волноводы антенной решетки имеют диэлектрические вставки. В этом случае появляется дополнительная граница раздела воздух — диэлектрик. Кроме того, в рассматриваемой системе для управления свойствами добавляются два новых параметра — диэлектрическая постоянная материала и толщина вставки. Характеристики такой антенной решетки можно определить из решения соответствующего интегрального уравнения. Однако, если вставки достаточно толстые, высшие типы волн, генерируемые в раскрыве антенной решетки, не достигают поверхности раздела при Поэтому свойства антенной решетки можно определить, учитывая только распространяющиеся типы волн на основе теории длинных линий или с помощью матрицы рассеяния при условии, что известно решение задачи для

Рис. 6.9. (см. скан) Зависимость коэффициента отражения от угла сканирования в -плоскости для решетки из волноводов с диэлектрическими вставками

антенной решетки из волноводов, полностью заполненных тем же диэлектриком, из которого изготовлены вставки. Если диэлектрическая постоянная вставки невелика, то в области волновода, заполненной диэлектриком, существует единственная распространяющаяся волна, и расчет сводится к определению режима в обычной линии передачи. Такой подход позволяет значительно сократить объем расчетов при небольшом снижении точности. Приведенные ниже результаты получены таким способом. При рассмотрении вынужденных резонансов поверхностной волны будут приведены дополнительные результаты, основанные на решении соответствующих интегральных уравнений.

На приведенных ниже графиках (рис. 6.9-6.10) значение диэлектрической постоянной фиксируется, и коэффициент

Рис. 6.10. (см. скан) Зависимость коэффициента отражения от угла сканирования в квази-Е-плоскости для решетки из волноводов с диэлектрическими вставками

отражения строится в зависимости от управляющей фазы а толщина вставок играет роль параметра. Хотя коэффициент отражения определяется для облаети его фаза отсчитывается от плоскости раскрыва Значение выбрано таким образом, чтобы результаты были типичными для широкого класса диэлектриков. При использовании полученных здесь приближений результаты повторяются через каждую половину длины волны, так как изменяется в пределах одной половины длины волны. Минимальное значение для которого сохраняется справедливым найденное приближение, определяется степенью затухания первого высшего типа волны на расстоянии Затухание для первого высшего типа волны указано Для каждой кривой. Анализ показал, что в общем случае условие является достаточным, чтобы полученное приближение было верным. Это условие выполняется обычно при где длипа волны в волноводе. Требуемую точность результатов можно получить, увеличивая толщину вставок на соответствующее целое число

Заметим, что результаты, приведенные на рис. 6.9 для существенно отличаются от результатов, соответствующих случаю сплошного заполнения волноводов диэлектриком. Найдено, что для каждого значения диэлектрической постоянной существует такая толщина вставки при которой амплитудная и фазовая характеристики коэффициента отражения имеют плоский характер практически во всей рабочей области сканирования (область, в которой существует только один главный луч). Однако наличие второй границы раздела приводит к тому, что улучшенные зависимости коэффициента отражения от угла сканирования становятся более чувствительными к изменению частоты. Кроме того, оказалось, что в этом случае модуль имеет большие значения (см., например, кривые для на рис. 6.9), что усложняет задачу согласования антенной решетки в полосе частот. При увеличении диэлектрической постоянной задача широкополосного согласования становится еще труднее.

Качественно подобные результаты получены и для сканирования в квази--плоскости (рис. 6.10).