Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике 10.2. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ С ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОКРЫТИЕМ10.2.1. Плоские волны над плоскими поверхностямиВ обычных линиях передачи, которые были рассмотрены в гл. 1, электромагнитная энергия сосредоточена внутри замкнутого пространства, ограниченного проводящими поверхностями. При некоторых условиях могут существовать другие типы передачи, в которых нет резкого ограничения поля, а оно скорее связано с поверхностью или структурой [172]. У таких направляющих структур возможны три класса волн [38]: — непрерывный спектр распространяющихся волн, — непрерывный спектр быстро затухающих волн, которые экспоненциально убывают в направлении распространения, — одна или более поверхностных волн, которые при специальных способах возбуждения могут быть преобладающими. Поверхностные волны [24, 228, 346, 347, 377] представляют собой электромагнитные колебания, которые распространяются без излучения вдоль границы раздела между двумя средами с различными физическими свойствами. В поперечном направлении электромагнитное поле простирается до бесконечности, но при этом плотность энергии убывает, так что практически основная часть энергии волны сосредоточена вблизи структуры. Составляющая потока энергии, направленная от поверхности, возникает лишь из-за потерь в окружающей среде. Свойства поверхностных волн зависят от поверхностного импеданса Распространение поверхностных волн, строго говоря, возможно вдоль поверхности, которая прямолинейна в направлении распространения. В поперечном направлении форма поверхности может быть произвольной. Внешней средой обычно является воздух, а структура может состоять либо из диэлектрика, либо из комбинации диэлектрика и металла, либо из гофрированной металлической поверхности. Например, Ценек [345] показал, что уравнения Максвелла имеют частное решение, представляющее волну, которая распространяется без изменения формы над плоской границей раздела [9] двух однородных сред с различными проводимостями и диэлектрическими проницаемостями. Такая волна является волной типа ТМ и имеет продольную составляющую электрического вектора [113]. Вдоль плоскости, покрытой диэлектриком, могут распространяться как плоские, так и радиально-цилиндрические поверхностные волны, а вдоль цилиндрической поверхности — осевые поверхностные волны [54, 285, 308]. Волны, распространяющиеся вдоль образующих конической поверхности, являются промежуточным случаем между осевыми и радиальными. На рис. 10.9, а изображена типичная плоская направляющая поверхностная структура. Через
Рис. 10. 9. Распространение над плоскостью, покрытой диэлектрическим слоем: а — плоская волна; б - радиальная волна. (См. [19].) Параметры сред: металл Следуя Барлоу и Каллену [19], для области, занятой металлом
Здесь для краткости опущен множитель
входят коэффициент затухания
Аналогично для области, занятой воздухом
Здесь на имеет вид
где Коэффициенты распространения должны удовлетворять уравнению
Внутри диэлектрической пластины поле имеет вид стоячей волны, у которой магнитное поле равно
причем
Из условий сопряжения полей на границах раздела между различными средами получается соотношение
Поверхностный импеданс структуры по направлению внутрь диэлектрика равен
Поверхностный импеданс металлической поверхности для хорошо проводящих металлов имеет почти равные вещественную и мнимую части и дается выражением
Если диэлектрик имеет потери, то активная составляющая поверхностного импеданса структуры будет выглядеть как
Если потерь в диэлектрике нет, то активная составляющая поверхностного импеданса структуры определяется проводимостью металла. Реактивная составляющая поверхностного импеданса структуры
связана с диэлектрическим слоем. Если толщина диэлектрического слоя приблизительно равна толщине поверхностного слоя в металле Если I мало и можно считать, что
В общем случае, чем больше поверхностное реактивное сопротивление структуры и чем выше частота, тем больше значение показателя затухания Чтобы вычислить постоянные затухания и распространения вдоль структуры, надо уравнения (10.29) и (10.30) подставить в выражение
Если то для скорости распространения получается следующее выражение:
Из уравнения (10.39) видно, что величина а пропорциональна
|
1 |
Оглавление
|