14.6. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ОБТЕКАТЕЛИ

14.6.1. Слоистые материалы

Обтекатели устанавливаются для герметизации сверхвысокочастотной аппаратуры и защиты антенны от атмосферных воздействий. Диэлектрические листы, которые обычно используются для конструирования обтекателей, должны иметь на рабочей частоте малые потери и малые отражения. Чтобы выполнить первое требование, используются материалы с малым тангенсом угла потерь, например пластики или керамики. Второе требование осуществляется за счет правильного выбора толщины и конструкции материала. При рассмотрении отражения диэлектрическим материалом приближенно считается, что падающая волна и граница раздела являются плоскими.

На рис. 14.21 даны графики коэффициента передачи мощности и коэффициента отражения по амплитуде в зависимости от толщины при нормальном падении для и 0,18. Для очень тонкого слоя получается полная передача и нулевое отражение; для слоя с четвертьволновой толщиной получается плохое прохождение и большое отражение, так как в этом случае отражения от двух границ складываются. При увеличении толщины прохождение улучшается, а отражение уменьшается до тех пор, пока при полуволновой толщине не произойдет компенсации отражений. Поскольку волна при двойном прохождении через слой затухает, компенсация отражений будет неполной.

На рис. 14.22, а показан коэффициент отражения от тонкого слоя; значения этого коэффициента, если электрический вектор параллелен плоскости падения, получаются меньшими, чем при перпендикулярной ориентации, поскольку для угла Брюстера отражение равно нулю, и, таким образом, при минимизации отражений надо рассматривать лишь случай перпендикулярной поляризации. Для большей механической прочности используются более толстые листы, показанные на рис. 14,22, б. В изображенном примере отражение минимизировано для угла падения 30°, поскольку толщина слоя выбрана из соотношения

из графика видно, что отражения малы для углов падения от 0 до 50°. Более низкие потери имеют трехслойные материалы, изображенные на рис. 14.22, в, так как внутренний слой может иметь небольшую плотность, а его толщину можно выбрать так, чтобы

отражения от тонких прочных, имеющих большую плотность наружных слоев взаимно компенсировались.

В пятислойной конструкции, изображенной на рис. 14.22, г, два внутренних слоя разнесены на расстояние, при котором отражения взаимно компенсируются при каком-либо втором значении угла падения.

Рис. 14. 21. Отражение и прохождение через диэлектрическую пластину. Кривые даны для нормального падения и двух значений тангенса потерь. Диэлектрическая проницаемость равна 4,0. [См. [64].)

Для показанного примера минимумы отражения имеют место при 20 и 60°, и, как видно из графика, отражение мало в широком диапазоне углов. Другой материал, изображенный на рис. 14.22, д, состоит из двух полуволновых слоев, разделенных внутренним слоем, причем параметры подобраны так, что коэффициент отражения обращается в нуль в двух точках. Наконец, отражение от поверхности можно уменьшить с помощью четвертьволновых согласующих шоев, как показано на рис. 14.22, е. У такой конструкции нет угла Брюстера, и, таким образом, если используются обе поляризации, то первый минимум должен быть

при нормальном падении. Затем толщина диэлектрика подбирается так, чтобы получился второй минимум.

На основе метода, описанного в разд. 13.3.1, разработан новый материал для обтекателя, в котором емкостное отражение от листа компенсируется индуктивным отражением от погруженной в него металлической сетки.

Рис. 14. 22. Материалы для обтекателей. Показана зависимость коэффициента отражения по амплитуде от угла падения: а — тонкий лист; б - лист толщиной в несколько полуволн; в — трехслойная конструкция с тонкими наружными слоями: многослойная конструкция; д - трехслойная конструкция с полуволновыми наружными слоями; е - конструкция с четвертьволновыми согласующими слоями.

Лист толщиной из пропитанной смелой стеклоткани имел [728] коэффициент отражения по полю менее 0,2 в диапазоне частот для углов падения вплоть до 45°. Величина отражения не выходила за эти пределы при изменении значений параметров в следующих пределах: от 3,6 до 4,4, толщины от 35 до диаметра провода от ,0,16 до расстояния между проводами от 14,5 до а также при смещении проволок от номинального положения на