6.1. Антенная решетка с диэлектрическим покрытием, сканирующая в Н-плоскости

На рис. 6.12 и рис. 6.13 приведены зависимости коэффициента отражения от угла сканирования в -нлоскости для антенной решетки из параллельных пластин с однослойным диэлектрическим покрытием. Заметим, что расстояние между элементами здесь

Рис. 6.12. Зависимость коэффициента отражения от угла сканирования для решетки из параллельных пластин с однослойным диэлектрическим покрытием

выражено в единицах длины волны так как величина определяет число лучей при данном угле сканирования. Расстояние между элементами выбрано так, что в интервале существует только один луч, а в интервале существует два луча. Электрическое расстояние между элементами в диэлектрической среде равно Поэтому при всех углах сканирования внутри диэлектрического слоя существует два луча. Таким образом, в интервале в рассматриваемой антенной решетке существует тип волны, подобный поверхностной волне, распространяющийся внутри диэлектрика, но затухающий в свободном пространстве. Как видно из приведенных графиков, влияние этого типа волны проявляется в резонансных пиках на кривой модуля коэффициента отражения при некоторых углах сканирования.

На основе этих результатов и других расчетных данных, полученных для различных длин волны, можно сделать следующие выводы:

1. Если толщина диэлектрического покрытия мала, резонансные пики на кривой коэффициента отражения отсутствуют.

Рис. 6.13. Зависимость коэффициента отражения от угла сканирования в -плоскости для решетки из параллельных пластин с однослойным диэлектрическим покрытием

2. Если толщина диэлектрического покрытия превышает некоторое критическое значение, обычно близкое к то вблизи значения управляющей фазы появляется разонансный пик, которому обычно предшествует провал.

3. При увеличении толщины диэлектрического покрытия резонансный пик становится более острым и смещается в направлении нормали решетки.

4. Дальнейшее увеличение толщины покрытия приводит к появлению двух и более пиков на кривой коэффициента отражения.

5. Все пики практически имеют максимальное значение, равное 1.

Величина диэлектрической постоянной при получении результатов, приведенных на рис. 6.12 и 6.13, выбиралась из условия что обеспечивает существование одной пространственной гармоники типа поверхностной волны в диапазоне При этом пик на кривой коэффициента отражения может появиться при любом угле сканирования в пределах указанного диапазона. Если использовать диэлектрик с меньшим значением диэлектрической постоянной, то происходит значительное уменьшение интервала, в пределах которого может появиться резонансный пик на кривой коэффициента отражения. Однако большее значение диэлектрической постоянной приводит к появлению нескольких пространственных гармоник типа поверхностной волны и к возникновению резонансов поверхностной волны при толщине диэлектрического покрытия, даже меньшей чем

Модуль коэффициента отражения в момент резонанса действительно принимает значение, равное 1. Из результатов численного решения видно, что отличие модуля коэффициента отражения при резонансе от 1 имеет порядок Эти данные подтверждаются поведением коэффициента передачи (рис. 6.14). Плоскостью отсчета для коэффициентов передачи служила поверхность раздела воздух — диэлектрик при Напомним, что величина имеет смысл коэффициента передачи только в диапазоне

Кривая модуля коэффициента передачи имеет узкий провал при которому соответствует резонансное значение коэффициента отражения, равное 1. Отметим, что фаза коэффициента передачи при этом угле сканирования претерпевает скачок на 180°, так как действительная и мнимая части коэффициента передачи, проходя при резонансе через нуль, изменяют знаки на противоположные. Это указывает на то, что модуль коэффициента передачи проходит через нуль, а не приближается к нулю, откуда следует, что модуль коэффициента отражения при резонансе

принимает значение, равное 1. Этот факт играет большую роль при улучшении согласования алтейной решетки.

Кроме того, как установлено в гл. 5, возможность существования поверхностной волны в эквивалентной ребристой структуре тесно связана с выполнением условия

Рис. 6.14. (см. скан) Зависимость коэффициента передачи от угла сканирования в -плоскостн

Поскольку решение задачи об антенной решетке, находящейся в режиме резонанса, можно преобразовать в решение о распространении поверхностной волны в эквивалентной ребристой структуре, этот резонансный режим иногда называют вынужденным резонансом поверхностной волны. Так как этот режим связан с апертурой антенной решетки, он также называется вынужденным апертурным резонансом.

(кликните для просмотра скана)

(кликните для просмотра скана)

Напомним, что коэффициент пропорционален диаграмме направленности одного возбужденного элемента решетки в секторе сканирования определенной при условии, что все остальные элементы в решетке нагружены на согласованные сопротивления. Диаграмма направленности элемента в остальной части сектора сканирования может быть получена из кривой коэффициента передачи в диапазоне управляющих фаз

Острые пики на кривой коэффициента отражения соответствуют глубоким провалам в диаграмме направленности элемента, и наоборот.