3.3. ФАР с диэлектрическим покрытием

На характеристики решетки может оказывать сильное влияние диэлектрическое покрытие (слой), имеющее толщину и диэлектрическую проницаемость и выполненное заподлицо с плоскостью раскрыва [7, 8,10]. Если проницаемость достаточно велика, то в диэлектрическом слое могут существовать захваченные волны (типа периодических гармоник свободного пространства По влиянию на характеристики решетки эти захваченные волны заметно отличаются от захваченных волноводных мод в диэлектрических вставках Резонансы поверхностных волн, обусловленные присутствием диэлектрического слоя, не дают «полосовых» характеристик, которые наблюдаются в решетках из волповодов с диэлектрическими вставками. При увеличении толщины слоя или диэлектрической проницаемости угол при котором наблюдается резонанс поверхностной волны в отсутствие диэлектрика, уменьшается (луч приближается к нормали решетки), но не достигает нулевого значения. В действительности при увеличении или появляются дополнительные или множественные резонансы поверхностной волны. Поэтому при больших значениях или полезный сектор сканирования существенно ограничивается.

Модификация интегрального и матричного уравнений (3) и (6) в данном случае состоит в том, что заменяется на

где и соответственно модальная проводимость и постоянная распространения волны в диэлектрическом слое. Коэффициент волны в области над диэлектрическим слоем (постоянная распространения связан с полем в раскрыве выражением

В качестве плоскости отсчета фазы взята плоскость раскрыва

Зависимость модуля коэффициента отражения антенной решетки с диэлектрическим покрытием от угла при сканировании -плоскости приведена да рис. 7.30. Изучим влияние увеличения толщины диэлектрического слоя Как видно, в случае тонкого листа резонанс поворхпостной волпы, существовавший в отсутствии диэлектрика, сдвигается в сторону нормали решетки, а резонансная кривая в области максимума сильно расширяется. По мере увеличения толщины слоя до происходит дальнейший сдвиг резонанса в сторону нормали и возникает второй резонанс поверхностной волны, обусловленный захватом волны диэлектрическим слоем. Дальнейшее увеличение приводит к появлению трех и большего числа резонансов поверхностной, волны.

Если предположить, что затухающие волны, возбуждаемые в раскрыве, в достаточной степени ослабляются на другой границе слоя то также можно провести приближенный - анализ, основанный на теории длинных линий, и найти величину определяющую угол сканирования, соответствующий вынужденному резонансу поверхностной волны. Предполагается при этом, что в диэлектрическом слое существует лишь одна захваченная волна; для ее представления можно воспользоваться входом 3 на рис. 7.26, а. Необходимо учитывать также, что в решетке с диэлектрическим покрытием модальные проводимости и постоянные распространения захваченной волпы являются функциями Элементы матрицы рассеяния получаются из соответствующих решений интегрального уравнения (3) при условии, что все полупространство заполнено материалом с диэлектрической проницаемостью Уравнение (22), модифицированное для случая решетки с диэлектрическим слоем, имеет

Основное влияние на изменение фазы левой части уравнения (22а) оказывает член где

Отметим, что для -плоскости сканирования увеличивается с возрастанием

Рис. 7.30. Зависимость коэффициента отражения решетки с диэлектрическим покрытием при сканировании в -плоскости (одна волна «захватывается» листком тока при 1 — иезахваченные поверхностные волны; 2 — захвачецизя поверхностная волна.

Если предположить, что правая часть уравнения (22а) слабо зависит от (сравнительно слабо), то небольшое увеличение толщины слоя приведет к уменьшению (рис. 7.31). Отметим также, что при достаточно больших значениях фаза для заданного диапазона значений может быть много раз кратной Следовательно, при больших толщинах слоя возможно существование множества резонансов поверхностной волны. При существует три вынужденные поверхностные волны.

Отмстим, что при увеличении толщины величина не достигает нуля (положение нормали), а асимптотически стремится к некоторому постоянному значению. Решение, полученное на основе теории длинных линий, в данном случае отличается от решения граничной задачи в более широкой области значений толщины, чем в случае соответствующей решетки с диэлектрическими вставками.

Рис. 7.31. Зависимость угла сканирования, при котором возникает резонанс поверхностной волны, от толщины покрытия для решетки с диэлектрическим покрытием при сканирования в -плоскости (одна волна захватывается листком тока при 1 — возникновение дополнительного лепестка, решение граничной задачм.

Это означает, что в случае топких диэлектрических слоев для получения надежных результатов следует решать граничную задачу. В области же значений толщины, где существует не одна поверхностная волна, аппроксимация, по-видимому, более точна.

В предыдущем разделе было установлено, что для антенных решеток без диэлектрика вынужденные резонансы поверхности их волн возникают в изолированных точках плоскости углов сканирования Это утверждение также верно для решеток с диэлектрическим покрытием и диэлектрическим заполнением волноводов, что следует из анализа численных результатов в окрестности резонанса поверхностной волны.