Решетки волноводного типа

Таким образом, решетка жалюзи, отличаясь от ленточной наличием каналов с волноводными свойствами, характеризуется и совершенно другим поведением дифракционных зависимостей. Некоторые общие закономерности, присущие решеткам волноводного типа, описываются в 8. [c.77]

Рис. 56- Полупрозрачные решетки волноводного типа с диэлектрическим заполнением каналов взаимодействия.

Рис. 59. Резонансные зависимости для решетки волноводного типа

Исследуем задачу дифракции Е- и Я-поляризованных волн на полупрозрачной решетке волноводного типа, содержащей два идеально проводящих ножа на периоде (см. рис. 28, б). Дифракционные свойства этой решетки в некоторых областях изменения значений параметров качественно совпадают со свойствами простейших решеток волноводного типа, но ее геометрия позволяет осуществлять и качественно новые режимы связи отраженного и прошедшего полей. Для этого достаточно выбрать такие значения 0, е , г , при которых постоянные распространения волн в соседних волноводных областях были бы различными. [c.116]

Для простой решетки волноводного типа (одна волноводная область на периоде структуры) резонансное полное отражение наблюдается вблизи тех значений ё, при которых по высоте волноводного района укладывается целое число полуволн одной из высших распространяющихся волноводных волн [29, 72]. В случае -поляризации это волны с постоянными распространения (0 , m > 2, а в случае Я-поляризации — с постоянными (о , m > 1. Чем больше б, тем это соответствие точнее. Выявление этой закономерности позволяет пронумеровать соответствующие резонансы двойной индексацией согласно количеству полуволн и номеру соответствующей распространяющейся волны. Не менее важна и открывающаяся возможность прогнозирования возникновения режимов полного отражения. На этой же основе легко объясняется увеличение количества и добротности режимов с возрастанием б (рис. 69). Б представленной на рис. 69 области изменения и при выбранных значениях фиксированных параметров между металлическими брусьями решетки распространяются две волноводные волны. Появление характерных точек полного отражения -поляризованных волн такой структурой хорошо коррелирует с закономерностями, описанными выше. [c.126]

Режимы резонансного полного отражения присущи не только решеткам волноводного типа. Ими обладают также другие периодические структуры, лежащие в (на) слоистой диэлектрической среде. В качестве примера можно привести двухслойную бесконечно тонкую ленточную решетку, разделенную слоем диэлектрика, рассматри- [c.127]

Основное отличие явления асимметрии в Я-поляризации в том, что степень несимметрии поля в -поляризации обычно достигает меньших значений, а зависимость величин энергий в каждом канале от параметров структуры и частоты носит более плавный характер. Максимальная асимметрия наблюдается для обеих поляризаций вблизи условий зеркального резонанса (3.2). Для -поляриза-ции максимумы обычно достигаются при более коротких К, чем это дает (3.2), а в Н-случае — при более длинных. Степень точности определения положения максимума повышается с увеличением частоты и ростом а . В решетках волноводного типа (жалюзи, жалюзи с экраном) наличие сильных зависимостей характеристик рассеяния от высоты лент и расстояния между решеткой и экраном (рис. 109) может привести к сме- [c.160]

Решетки волноводного типа [c.176]

Детальный численный анализ эффекта незеркального отражения проведен для решетки волноводного типа (см. рис. 118, б), наиболее часто используемой в технике милли- и субмиллиметровых волн. Брусья предполагались идеально проводящими, относительная диэлектрическая постоянная заполнения е = е + le", е" > О, комплексной. Последнее позволяет учитывать потери в неидеальных диэлектриках. Результаты численного эксперимента для случая автоколлимационного отражения на минус первой гармонике представлены на рис. 120, 121. Рис. 120, а позволяет сделать вывод, что основные закономерности, проанализированные в 18 для гребенки из вертикальных лент, сохраняются и для решетки волноводного типа более общего вида. Область 1,0 характеризуется отсутствием режимов полного автоколлимационного отражения. [c.176]

Более сложные примеры их использования при изучении общих и частных свойств конкретных периодических структур приведены в последующих главах. Заметим, что возможность реализации явления полного прохождения энергии через решетку в одноволновом диапазоне есть общее свойство полупрозрачных периодических структур волноводного типа, следующее из (1.33), (1.42). С использованием общих закономерностей удалось также установить некоторые новые аномальные случаи рассеяния, существование которых поясняется (1.42) и наличием ранее выявленных резонансов при численном и аналитическом решении задачи. [c.36]

Механизм связи полей в зонах отражения и прохождения в решетках ножевого типа и решетках из металлических брусьев одинаков. Щели обоих типов решеток с увеличением h постепенно приобретают свойства волноводов, что способствует созданию качественно одинаковой картины рассеянных полей при реализации одинаковых режимов связи. Чтобы убедиться в этом, достаточно сравнить кривые рис. 29 и 44. Для обоих типов решеток характерно экспоненциальное уменьшение интенсивности прошедшего поля с ростом h в том случае, когда связь полей в зонах г > /г и z < —h осуществляется только на затухающих волноводных волнах. Характерно также появление режимов полной прозрачности в областях изменения значений параметров, где существуют лишь основные распространяющиеся пространственные гармоники и одна распространяющаяся волноводная волна. С переходом к решеткам, имеющим элементы с толщиной, отличной от нуля, изменяются лишь размеры соответствующих областей, связанные с параметром 0, [c.91]

Из (2.33) следует, что для диэлектрической решетки в отличие от металлических решеток волноводного типа полное прохождение -поляризованно-го поля может наблюдаться и в длинноволновом диапазоне. [c.100]

В предыдущих параграфах рассмотрены случаи, когда при определенных условиях плоская волна могла полностью отражаться от полупрозрачных решеток различных типов. Это явление, обычно носящее ярко выраженный резонансный характер, обусловлено интерференционным взаимодействием полей за решеткой, порожденных различными волнами внутри щелей. Остановимся на анализе этих режимов для простейших решеток волноводного типа — жалюзи, двухэлементной ножевой, из металлических брусьев [25, 29, 57, 70, 72, 73]. [c.112]

Прежде чем приступить к рассмотрению свойств поля, рассеянного на гребенке во всем частотном диапазоне, остановимся на роли распространяющихся волноводных волн в щелях решетки. Подобно полупрозрачным структурам волноводного типа дифракционные свойства гребенки в значительной мере определяются количеством волноводных волн, распространяющихся в данном диапазоне частот. Существование одной гармоники, распространяющейся в щелях, вызывает периодическую зависимость амплитуд поля от глубины щели б (см. рис. ИЗ, б). Период этой зависимости равен (2(0 ) , где — постоянная распространения волноводной волны [c.167]

Введение диэлектрического заполнения волноводных районов уменьшает их критические частоты. В отличие от незаполненной решетки это может привести к появлению нескольких распространяющихся волноводных волн еще до возникновения высших пространственных распространяющихся гармоник (выход в область с N = I и Mi + М >2). Участие в связи зон прохождения и отражения двух и более волноводных волн приводит к появлению качественно нового эффекта — эффекта полного отражения падающей -поляризованной волны [64], аналогичного рассмотренному эффекту в решетке типа жалюзи. Не будем подробно останавливаться на природе и условиях возникновения этого эффекта, так как этому вопросу посвящен 9. [c.85]

В случае Я-поляризации амплитуда колебаний сначала почти постоянна, а затем несколько возрастает с приближением к точке возникновения первых высших пространственных гармоник. Это постоянство имеет достаточно элементарное объяснение. При х 1 свободное пространство и волноводные щели (и там, и там распространяются волны типа ТЕМ) могут рассматриваться как две длинные линии коэффициент отражения от их стыка определяется скачком волновых сопротивлений, которые в свою очередь связаны с шириной волноводных каналов, пропорциональных вне решетки и в щелях соответственно os ф и 0. Эти волновые сопротивления при х <с 1 не зависят от частоты, вследствие чего в длинноволновой области (вплоть до х 0,5) глубина минимумов В практически постоянна. Более детально это явление обсуждается в 8.2. [c.94]

Амплитуды волноводных и пространственных гармоник Вт И Ув ПОЗВОЛЯЮТ найти основные характеристики бесконечной АР. Например, в случае возбуждения волноводной решетки одной гармоникой (М=1) типа Яю коэффициенты отражения Г, и прохождения Р , Г определяются соотношениями [c.155]

Наиболее существенной особенностью при дифракции Я-поляризо-ванных волн на решетках волноводного типа является существование распространяющихся волн в волноводных районах при любых значениях х. В связи с этим за счет малых значений х на решетках со сложной структурой периода может быть расширена область с (1, Mi, М , где Mi + > > 2. [c.87]

Таким образом, для решеток волноводного типа угол полного прохождения ф =ar os 4- 02S2 4--..) имеет универсальный характер — он существует при произвольных отношениях ширин щелей к периоду, практически не зависит от глубины решетки и в длинноволновой области —от частоты. Последние две особенности принципиально отличают это явление от описанных в следующем параграфе эффектов резонансного прохождения волн сквозь решетки волноводного типа. Условия б = Л//> 0,25 и и <0,3 дают количественную характеристику понятиям ненулевой высоты и длинноволновой области. При б < 0,25 вблизи угла полного нерезонансного прохождения решетка также практически полностью прозрачна (см. рис. 17, б). Если при нормальном падении и и б будут такими, что поле резонансным образом будет полностью проходить через решетку, то при них зависимость i Во от угла падения (см. рис. 54, б) становится несущественной вплоть до угла полной прозрачности (2.34). Если же при ф = О параметры X, б соответствуют минимуму Во , то зависимость jBol от ф носит резонансный характер с шириной резонансов порядка 0 (см. рис. 54, а, б). В диапазоне 0,4 < и < (1 sin ф) также существуют углы полной прозрачности, но они сдвигаются в область меньших углов падения (рис. 55, в), чем это дает (2.34), и их положение зависит от б (см. рис. 54, г). Амплитуда отмеченных на рис. 55, г осцилляций с уменьшением и стремится к нулю. [c.106]

Напомним, что на возможность существования режимов полного отражения Я-поляризоваиных волн простейшими решетками волноводного типа при я > 0,5 указывалось в [25, 53, 57, 68, 72]. Новизна изученного эффекта заключается в том, что резонансные режимы полного отражения Я-поляризованных волн можно получить при малых значениях к, 6i — 82 и 8/ — 1, / = 1,2. Из (2.54) следует, что переход к малым значениям к может происходить только при соответствующем увеличении высоты решетки. [c.119]

Сиренко Ю. К- Некоторые математические вопросы в задачах дифракции волн на решетках волноводного типа.— Харьков, 1978.— 45 с.—(Препринт / АН УССР. Ин-т радиофизики и электрон. № 103). [c.220]

Сиренко Ю. К- Исследование задач дифракции электромагнитных воли иа периодических решетках волноводного типа в резонансных областях Автореф. дис.. .. каид. физ.-мат. наук.— Харьков, 1978.— 18 с. [c.222]

Решетка из прямоугольных металлических брусьев является типичным представителем так называемых решеток волноводного типа, т. е. таких, внутренняя структура которых обладает волноведуш.ими свойствами. Общие закономерности рассеяния волн на таких решетках обсуждаются в 8.2. [c.92]

При анализе дифракционных свойств двухслойных ленточных решеток отмечался резонансный рост напряженности поля в слое, сопровождающем явление полного прохождения волны сквозь такую полупрозрачную структуру. Это наталкивает на мысль о резонансной природе рассматриваемого явления. Оказывается, что точки х, в которых наблюдается эффект полного прохождения (х и б необходимо связаны соотношением типа (2.38)) близки к реальной части некой собственной комплексной частоты решетки. Такую связь можно проследить во всех тех случаях, где в одноволновом (внутри щелей) приближении получены условия полной прозрачности периодических полупрозрачных решеток волноводного типа. Остановимся подробнее на случае дифракции Я-поляризованной волны на решетке из металлических брусьев с узкими щелями [25]. Электромагнитное поле, удовлетворяющее всюду в пространстве, кроме металлических брусьев, однородным уравнениям Максвелла, а на брусьях—условию обращения в нуль тангенциальных к ним составляющих электрического поля, будем называть квазисобственной волной. От собственных электромагнитных колебаний закрытого объема она отличается тем, что для нее не выполнено условие квадратичной интегрируемости поля по всей ею занимаемой области, следовательно, ее энергия во всем пространстве бесконечна. Дисперсионное уравнение, определяющее условия распространения квазисобст-венных волн решетки в отсутствие волны возбуждения имеет вид [c.110]

Итак, полупрозрачная двухэлементная ножевая решетка (см. рис. 28, б) может полностью отражать падающие Е- и Я-поляризованные волны, причем режимы полного отражения Я-поляризованных волн можно реализовать и в длинноволновой части диапазона (х <с I), и в тех случаях, когда геометрически решетка почти полностью прозрачна ( 8/ — 11 4 1, / = 1,2). Резонансы в точках полного отражения обусловлень наличием волноводных областей взаимодействия. Достаточным условпем реализации таких режимов при прогонке по одному из параметров в случае х < (1 dz sin tp) является существование в двух соседних волноводных областях в целом не менее двух распространяющихся гармоник с различными постоянными распространения. Аналогичные режимы можно реализовать (при выполнении соответствующих условий) и для решеток волноводного типа других конфигураций. Определяющим условием при этом будет количество волноводных гармоник (не меньше двух), обусловливающих связь прошедшего и отраженного полей, независимо от того распространяются они в одной волноводной области (жалюзи, решетка из брусьев) или в изолированных волноводных областях (двухэлементная ножевая решетка), т. е. существует мем<ду ними интерференционное взаимодействие или пет. Если постоянные распространения одинаковы, то связи на двух волноводных волнах может оказаться недостаточно для наблюдения режимов полного отражения. [c.119]

Если внутри щелей распространяется больше двух волноводных волн, то на плоскости х, Ь возле каждой линии отсечки со,- = О начинается i-e семейство линий полного отражения, заканчивающихся на линии скольжения X = (1 + sin ф) , т. е. линии резонансов по волнам с различными номерами налагаются друг на друга. Расположение точек полного отражения по S объясняется несколькими периодическими зависимостями с периодами Аб = (4са,) 1, i = 1, 2,. .. Случай (1 + sin ф) < > < 1, при котором еще можно использовать формулы (2.46), (2.47), характерен для всего интервала х > (1 + sin ф) . Кроме основных волн, существуют другие плоские волны, переносящие часть энергии падающей волны. При данных условиях мощность делится между всеми расходящимися от решетки волнами. Вазможны случаи, когда падающая волна полностью преобразуется в одну из волн высших типов, как, например, при 2х sin ф = 1, т. е. при совпадении постоянных распространения Го = Г х = oj (рис. 59, б). [c.116]

Канализирующая система типа прямоугольного волновода с волной Ню имеет ряд ценных качеств малые потери, относительно небольшие вес и габариты, хорошо освоенную технологию изготовления. Поэтому в антенной технике линейные решетки излучателей, возбуждаемые такого вида канализирующей системой, получили широкое распространение. Максимальный теоретический сектор сканирования волноводной антенны с излучателями, неременно-фазно связанными с полем волновода без учета час- [c.52]

При анализе конечных волноводных решеток используются как электродинамические [2, 3], так и более простые модели системы излучателей. Электродинамические модели основаны на решении краевой задачи, сформулированной для всего излучающего полотна в виде системы интегро-дифференциальных уравнений типа (2.15) или в другой операторной форме. На основе интегро-дифференциальных уравнений анализировались конечные АР из плоскопараллельных волноводов [0.2, 14, 15], а также прямоугольных и круглых волноводов [И — 13]. Указанный подход к анализу волноводных АР является обобщением поэлементного метода анализа [0.5] и позволяет получить наиболее полную алгоритмическую модель решетки вида (2.24) или (2.27), учитывающую как эффекты взаимодействия, так и конечность структуры решетки. Такая модель универсальна и пригодна для расчета характеристик решеток любых размеров и структур, в том числе и для решеток с неэквидистантным расположением элементов при произвольном законе их возбуждения. [c.135]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...