Частотно-селективные свойства плоского экрана конечной толщины с коаксиально-секторными отверстиями
Операторным методом исследованы частотные зависимости модуля коэффициента отражения экрана с коаксиально-секторными отверстиями при нормальном и наклонном падении плоских линейно поляризованных электромагнитных ТЕ- и ТМ-волн. Проведен сравнительный анализ
 частотно-селективных свойств экрана...
Saved in:
| Published in: | Радиофизика и радиоастрономия |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Радіоастрономічний інститут НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60107 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Частотно-селективные свойства плоского экрана
 конечной толщины с коаксиально-секторными отверстиями / Ю.В. Антоненко, А.В. Грибовский // Радиофизика и радиоастрономия. — 2010. — Т. 15, № 3. — С. 330–337. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860261355793154048 |
|---|---|
| author | Антоненко, Ю.В. Грибовский, А.В. |
| author_facet | Антоненко, Ю.В. Грибовский, А.В. |
| citation_txt | Частотно-селективные свойства плоского экрана
 конечной толщины с коаксиально-секторными отверстиями / Ю.В. Антоненко, А.В. Грибовский // Радиофизика и радиоастрономия. — 2010. — Т. 15, № 3. — С. 330–337. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Радиофизика и радиоастрономия |
| description | Операторным методом исследованы частотные зависимости модуля коэффициента отражения экрана с коаксиально-секторными отверстиями при нормальном и наклонном падении плоских линейно поляризованных электромагнитных ТЕ- и ТМ-волн. Проведен сравнительный анализ
частотно-селективных свойств экрана с коаксиально-секторными отверстиями и экрана с прямоугольными отверстиями.
Операторним методом досліджено частотні
залежності модуля коефіцієнта відбиття екрану з коаксіально-секторними отворами
за нормального та похилого падіння плоских
лінійно поляризованих електромагнітних ТЕ-та ТМ-хвиль. Виконано порівняльний аналіз частотно-селективних властивостей екрану з коаксіально-секторними отворами та екрану з прямокутними отворами.
The operator method investigates the reflectance module of a screen with coaxial-sector
apertures at normal and oblique incidence of
a plane linearly polarized electromagnetic TE-and TM-mode as function of frequency. The
contrastive analysis of frequency-selective properties of a screen with coaxial-sector apertures
and a screen with rectan-gular apertures has been
performed.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:55:40Z |
| format | Article |
| fulltext |
Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №3, с. 330-337
ISSN 1027-9636 © Ю. В. Антоненко, А. В. Грибовский, 2010
УДК 537.874.6
Частотно-селективные свойства плоского экрана
конечной толщины с коаксиально-секторными отверстиями
Ю. В. Антоненко, А. В. Грибовский
Радиоастрономический институт НАН Украины,
ул. Краснознаменная, 4, г. Харьков, 61002, Украина
E-mail: Julia_mango@mail.ru
Статья поступила в редакцию 24 марта 2010 г.
Операторным методом исследованы частотные зависимости модуля коэффициента отраже-
ния экрана с коаксиально-секторными отверстиями при нормальном и наклонном падении плос-
ких линейно поляризованных электромагнитных ТЕ- и ТМ-волн. Проведен сравнительный анализ
частотно-селективных свойств экрана с коаксиально-секторными отверстиями и экрана с пря-
моугольными отверстиями.
1. Введение
Для решения многих прикладных задач
антенной техники широко применяются плос-
кие частотно-селективные структуры, обес-
печивающие работу антенных систем на нес-
кольких частотах. Плоские частотно-селек-
тивные решетки используются в качестве
фильтров СВЧ, антенных укрытий, преобра-
зователей поляризации электромагнитных
волн [1-3]. Форма каждого элемента и рас-
стояние между базовыми ячейками структу-
ры влияют на электродинамические харак-
теристики рассеянного поля. Из-за наличия
волноводных элементов в базовой ячейке в
рассеянном поле при изменении частоты на-
блюдаются резонансы полного прохождения
и полного отражения электромагнитных волн.
В качестве частотно-селективных структур
применяются как металлические экраны с
различной формой отверстий, так и микропо-
лосковые решетки проходного или отража-
тельного типов. К недостаткам микрополос-
ковых структур можно отнести их низкую
механическую прочность, изменение харак-
теристик под воздействием атмосферных
явлений и наличие электродинамических по-
терь в диэлектрической подложке. Иссле-
дуемая в настоящей работе модель частотно-
селективной структуры лишена указанных
недостатков.
Благодаря форме коаксиально-секторных
отверстий поперечные размеры базовой ячей-
ки становятся меньше рабочей длины волны
в свободном пространстве. Это дает возмож-
ность получить более широкую рабочую полосу
частот, чем у известных частотно-селектив-
ных поверхностей аналогичного типа.
В настоящей работе на основе метода
частичных областей [4], с использованием
обобщенных матриц рассеяния решетки полу-
бесконечных коаксиально-секторных волново-
дов, разработан алгоритм расчета частотно-
селективных характеристик плоского идеаль-
но проводящего экрана конечной толщины
с коаксиально-секторными отверстиями. При
этом учтены результаты работы [5], где при-
ведены бесконечные системы линейных ал-
гебраических уравнений второго рода относи-
тельно неизвестных элементов обобщенных
матриц рассеяния, критерии правильности
их решения и выражения для матричных коэф-
фициентов систем.
Частотно-селективные свойства плоского экрана конечной толщины с коаксиально-секторными отверстиями
331Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №3
2. Постановка задачи и метод решения
Модель представляет собой идеально про-
водящий плоский бесконечный в плоскости
xOy экран конечной толщины h с периодически
расположенными в двух неортогональных на-
правлениях коаксиально-секторными волновод-
ными каналами (см. рис. 1). Базовая ячейка
экрана представляет собой отрезок коаксиаль-
но-секторного волновода (рис. 2). Периоды
структуры вдоль осей Ox и Oy равны 1d и 2d
соответственно. Центры базовых волноводных
ячеек размещены в узлах косоугольной сетки.
Их положение в плоскости xOy (рис. 1) опреде-
ляется углом ,χ 0 2.< χ ≤ π Ось Oξ проходит
через начало системы координат и центры
базовых ячеек.
Пусть на экран из полупространства 0z >
произвольным образом падает плоская линей-
но-поляризованная электромагнитная волна
единичной амплитуды с зависимостью от вре-
мени в виде .i te− ω Поперечную к оси Oz сос-
тавляющую падающего электрического поля
представим в виде суммы двух плоских ТЕ-
и ТМ-волны:
{ }1 2 exp sin ( cos sin )i
tE S ik x y−= θ ϕ + ϕ ×
( ){exp( cos ) cos sin cosx yikz e e× − θ α ϕ − ϕ +
( )}sin cos cos sin ,x ye e+ α θ ϕ + ϕ (1)
где 1 2S d d= × – площадь базовой ячейки пе-
риодической структуры; ,xe ye – единичные
орты декартовой системы координат;
2 ,k = π λ λ – длина волны в свободном прост-
ранстве; θ – угол падения; ϕ – плоскость
падения плоской волны в сферической систе-
ме координат; α – угол поляризации падаю-
щей волны. Угол поляризации α определен
в системе координат, связанной с падающей
волной, а именно в плоскости, в которой лежат
векторы inE и .inH Угол α отсчитывается
против часовой стрелки от прямой, проходя-
щей через центр этой системы координат
и параллельной плоскости xOy, до вектора .inE
TE-волне соответствует значение угла
0 (180 ),α = ° ° TM-волне – 90 (270 ).α = ° °
Поперечную к оси Oz составляющую от-
раженного электрического поля представим
в виде суперпозиции плоских ТЕ и ТМ прост-
ранственных гармоник:
(1) (1) exp( )r
t qs qs qs
q s
E r i z
∞ ∞
=−∞ =−∞
= ψ Γ +∑ ∑
(2) (2) exp( ),qs qs qs
q s
r i z
∞ ∞
=−∞ =−∞
+ ψ Γ∑ ∑
где 2 2 2
qs x ykΓ = − κ − κ – постоянные распрост-
ранения пространственных гармоник вдоль
Рис. 1. Фрагмент экрана с коаксиально-сектор-
ными отверстиями
Рис. 2. Базовая ячейка экрана
Ю. В. Антоненко, А. В. Грибовский
332 Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №3
оси Oz,
1
2 ,x x
qkT
d
πκ = −
2 1
2 2 ,
tgy y
s qkT
d d
π πκ = − +
χ
sin cos ,xT = θ ϕ sin sin ;yT = θ ϕ (1) ,qsr (2)
qsr – неиз-
вестные амплитуды пространственных ТЕ-
и ТМ-гармоник; (1) ,qsψ (2)
qsψ – ортонормиро-
ванная система векторных пространственных
гармоник, ( ){ }
(1)
(2)
1expqs
x y
rqs
i x y
S
⎧ ⎫ψ⎪ ⎪ = κ + κ ×⎨ ⎬
κψ⎪ ⎪⎩ ⎭
,y x x y
x x y y
e e
e e
κ − κ⎧ ⎫⎪ ⎪
⎨ ⎬κ + κ⎪ ⎪⎩ ⎭
2 2 .r x yκ = κ + κ Индекс (1) соот-
ветствует ТЕ-гармоникам, а индекс (2) –
ТМ-гармоникам.
Для нахождения неизвестных амплитуд
пространственных гармоник и неизвестных
амплитуд волноводных волн воспользуемся
операторным методом решения задач дифрак-
ции [6].
Рассмотрим сечение базовой ячейки экрана
плоскостью zOx (см. рис. 3).
Запишем систему операторных уравнений
относительно векторов неизвестных амплитуд
пространственных гармоник и векторов неиз-
вестных амплитуд волноводных волн:
ˆ ˆ ,
ˆ ˆ ,
ˆˆ ˆ ,
ˆ ˆ ,
R R Q T C
A T Q R C
C eR eA
D T eA
+ −
+ −
−
−
⎧ = +
⎪
= +⎪
⎨
=⎪
⎪ =⎩
где Q – вектор амплитуд падающего поля;
R – вектор амплитуд пространственных гар-
моник отраженного поля; D – вектор ампли-
туд пространственных гармоник прошедшего
поля; A, C – амплитуды волноводных волн, рас-
пространяющихся или затухающих соответ-
ственно в положительном и отрицательном на-
правлениях оси Oz; R̂+ – оператор отражения
плоских электромагнитных волн решетки по-
лубесконечных волноводов со стороны сво-
бодного пространства; T̂+ – оператор прохож-
дения плоских волн в волноводы решетки по-
лубесконечных волноводов со стороны сво-
бодного пространства; ˆ ,R− T̂− – операторы
отражения и прохождения волноводных волн
решетки полубесконечных волноводов со сто-
роны волноводов [5]. Операторы ˆ ,R± T̂± предс-
тавляют собой бесконечные матрицы, элемен-
тами которых являются амплитуды распрост-
раняющихся и не распространяющихся про-
странственных гармоник и волноводных волн.
Оператор ê учитывает изменение фазы элект-
ромагнитного поля волноводных волн по тол-
щине экрана h.
Решение системы операторных уравнений
имеет вид:
( )
1
1
1
1
ˆ ˆ ,
ˆˆ ˆˆ ˆ ,
ˆˆ ˆ ˆ ˆˆ ˆ ,
ˆˆ ˆˆ ,
A Q T Q
C eR eQ T Q
R R T eR eQ T Q
D T eQ T Q
−
+
−
− +
−
+ − − +
−
− +
=
=
= +
=
(2)
где ( )ˆ ˆ ˆ ˆˆ ˆ ,Q I R eR e− −= − Î – единичный оператор.
Формулы (2) позволяют определить амплитуды
электромагнитных полей во всем пространстве,
включая области внутри волноводных каналов.
3. Анализ численных результатов
Исследуем частотную зависимость моду-
ля коэффициента отражения при нормальном
падении на экран плоской линейно поляри-
зованной TE-волны единичной амплитуды.
В этом случае вектор электрического поля
в падающей волне параллелен оси Oy. ЦентрыРис. 3. Сечение базовой ячейки плоскостью zOx
Частотно-селективные свойства плоского экрана конечной толщины с коаксиально-секторными отверстиями
333Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №3
базовых ячеек экрана расположены в узлах пря-
моугольной сетки ( 90 ).χ = ° Размеры попереч-
ных сечений волноводов имеют следующие зна-
чения: 1 2.5r = мм, 2 4r = мм, 1 0.25 ,ϕ = − π
2 1.25 ,ϕ = π – а размеры базовой ячейки экра-
на, 1 2 9.0d d= = мм, выбраны из условия рас-
пространения в свободном пространстве толь-
ко одной пространственной гармоники. При этих
параметрах значения критических длин первых
трех распространяющихся типов волноводных
волн коаксиально-секторного волновода равны:
11 30.3644ТЕ
cut off−λ = мм, 21 15.1994ТЕ
cut off−λ = мм,
31 10.1495ТЕ
cut off−λ = мм. Сравнивая размеры базо-
вой ячейки экрана и значения критических длин
волн коаксиально-секторного волновода, можно
сделать следующий вывод. Исследуемая час-
тотно-селективная поверхность может быть ис-
пользована в частотном диапазоне, в котором
при одной распространяющейся пространствен-
ной гармонике в волноводных каналах могут рас-
пространяться несколько типов волноводных
волн. Поэтому экран с коаксиально-секторными
отверстиями обладает такими свойствами ре-
зонансного прохождения электромагнитных волн,
которые присущи только этому типу частотно-
селективных поверхностей.
Для детального анализа резонансных
свойств экрана введем понятие “эквивалент-
ной электрической длины” коаксиально-
секторной щели, длина которой определена
на базовой ячейке экрана в плоскости xOy.
Под эквивалентной электрической длиной ко-
аксиально-секторной щели будем понимать
длину дуги окружности, которая определяет-
ся выражением 2 1 1 2( )( ) 2.EELl r r= ϕ − ϕ + Для
рассмотренной ячейки эта величина равна
15.315EELl = мм. Кроме того, введем мини-
мальную minl и максимальную maxl эквива-
лентные электрические длины коаксиально-
секторной щели: min 1 2 1( ) 11.781l r= ϕ − ϕ = мм,
max 2 2 1( ) 18.85l r= ϕ − ϕ = мм.
Перейдем к анализу численных результатов.
На рис. 4 представлены зависимости модуля
коэффициента отражения TE-волны от часто-
ты при различных значениях толщины экрана
5,h = 10, 20 мм. Кружочками на горизонталь-
ной оси обозначены значения частот, при ко-
торых начинают распространяться высшие
типы волн коаксиально-секторного волновода.
Для удобства анализа частотно-селективных
свойств экрана пронумеруем резонансы пол-
ного прохождения для каждого из трех экра-
нов. Так, резонансы с номерами 1, 2, 3, 4 и 5
принадлежат экрану с толщиной 20h = мм.
Резонансы с номерами 1, 6, 7 и 8 – экрану
с толщиной 10h = мм, а резонансы с номе-
рами 1, 9 и 10 – экрану с толщиной 5h = мм.
При увеличении толщины экрана увеличи-
вается и число резонансов.
Резонанс полного прохождения электромаг-
нитного поля номер 1 практически не зависит
от толщины экрана и наблюдается на частоте
несколько выше критической частоты коак-
сиально-секторного волновода. В этом случае
на эквивалентной электрической длине коак-
сиально-секторной щели укладывается прибли-
зительно половина длины волны в свободном
пространстве, т. е. выполняется приближенное
условие 2.EELl ≈ λ Резонансы с номерами 2
и 3 наблюдаются, когда по толщине экрана
укладывается приблизительно целое число
полуволн. На частоте резонанса 2 выполняет-
ся приближенное соотношение 11 2,h ≈ Λ а на
частоте резонанса 3 – соотношение 11,h ≈ Λ
где 11Λ длина 11TE -волны в волноводе. Резо-
нанс номер 4 полного прохождения электромаг-
нитного поля наблюдается на частоте выше
критической для волны 21.TE В этом случае
Рис. 4. Зависимости модуля коэффициента отра-
жения ТЕ-волны (нормальное падение) от часто-
ты при различной толщине экрана: ··· – h 5= мм,
- - - – h 10= мм, ––– – h 20= мм
Ю. В. Антоненко, А. В. Грибовский
334 Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №3
в волноводах распространяются две волновод-
ные волны – 11TE и 21.TE Это “двойной”
резонанс, поскольку одновременно выпол-
няются приближенные соотношения: 21h ≈ Λ
и min .EELl l≤ λ ≤ Резонанс полного прохожде-
ния номер 5 наблюдается на частоте, при ко-
торой на эквивалентной электрической длине
коаксиально-секторной щели укладывается
полторы длины волны в свободном прост-
ранстве, т. е. выполняется условие 3 2.el ≈ λ
Аналогичные резонансы полного прохож-
дения электромагнитных волн характерны для
экранов толщиной 10 и 5 мм. Отметим одно
общее свойство для всех трех экранов. Резо-
нанс полного прохождения номер 1, а также ре-
зонансы с номерами 5, 8, и 10 – это резонансы,
на частоте которых на эквивалентной электри-
ческой длине коаксиально-секторной щели ук-
ладывается целое число длин полуволн в сво-
бодном пространстве, т. е. длина волны в сво-
бодном пространстве и эквивалентная электри-
ческая длина щели связаны соотношениями
2EELl ≈ λ (для резонанса номер 1) и 3 2EELl ≈ λ
(для резонансов с номерами 5, 8 и 10).
При нормальном падении на поверхность
экрана плоской ТМ-волны (вектор электричес-
кого поля параллелен оси Ox) наблюдается пол-
ное отражение электромагнитной волны только
в том частотном диапазоне, в котором в волно-
водных каналах может распространяться одна
основная 11TE -волна. Это связано с тем, что при
такой поляризации падающего поля 11TE -волна
в волноводных каналах не возбуждается и экран
с коаксиально-секторными отверстиями ведет
себя как сплошная идеально проводящая плос-
кость. В частотном диапазоне, в котором начи-
нает распространяться следующая волноводная
21TE -волна, резонансы полного прохождения
электромагнитной волны уже наблюдаются. Это
связано с тем, что распределение электричес-
кого поля 21TE -волны в поперечном сечении
коаксиально-секторного волновода [7] такое, что
падающая плоская ТМ-волна возбуждает в вол-
новодных каналах только 21TE -волну.
На рис. 5. представлены частотные зави-
симости модуля коэффициента отражения при
нормальном падении на поверхность экрана
толщиной 20h = мм плоских ТЕ- ( 0 )α = °
и ТМ-волны ( 90 ).α = ° Размеры коаксиально-
секторных отверстий такие же, как в предыду-
щем случае. Резонанс номер 1 наблюдается
на частоте несколько выше критической час-
тоты для 21TE -волны, а резонансы с номера-
ми 2 и 3 наблюдаются на частотах, при кото-
рых выполняются приближенные условия
21 2h ≈ Λ и 21h ≈ Λ соответственно.
Был проведен сравнительный анализ час-
тотно-селективных свойств экрана с коаксиаль-
но-секторными отверстиями и экрана с прямо-
угольными отверстиями в случае распростра-
нения одной волноводной волны. Алгоритм расче-
та обобщенных матриц рассеяния экрана
с прямоугольными отверстиями опубликован
в работе [8]. Рассматривались экраны одинако-
вой толщины 30h = мм с равными значениями
периодов структур 1 2 9d d= = мм. Размеры по-
перечных сечений прямоугольных отверстий
имели значения 8 1.5× мм. Частотно-селектив-
ные характеристики экрана с прямоугольными
отверстиями представлены в работах [9, 10].
Размеры коаксиально-секторных отверстий были
такими же, как в предыдущем случае.
При этих параметрах минимальная толщи-
на стенок прямоугольных и коаксиально-сек-
торных волноводных каналов составляла 1 мм.
На рис. 6 представлены зависимости модулей
коэффициентов отражения ТЕ-волны от час-
тоты для экранов этих двух типов.
Как видно из рис. 6, экран с коаксиально-
секторными отверстиями в отличие от экрана
с прямоугольными отверстиями можно ис-
Рис. 5. Зависимости модулей коэффициентов от-
ражения плоских ТЕ- и ТМ-волн при нормальном па-
дении на поверхность экрана толщиной h 20= мм:
––– – 0α = ° (ТЕ-волна), - - - – 90α = ° (ТМ-волна)
Частотно-селективные свойства плоского экрана конечной толщины с коаксиально-секторными отверстиями
335Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №3
пользовать в области более низких частот при
одинаковых периодах экранов. Нижняя гранич-
ная частота первого экрана вдвое меньше, чем
у второго, перфорированного прямоугольными
отверстиями.
Представляет практический интерес ис-
пользовать исследуемую частотно-селектив-
ную поверхность при наклонном падении плос-
кой волны, поскольку значение длины волны
в рабочей полосе частот такой поверхности
в несколько раз превышает размеры периода
структуры 1,2( ).dλ Как показывают расчеты,
частотные характеристики этой структуры мало
зависят от угла падения, так как условия воз-
буждения волноводных волн в коаксиально-
секторных волноводах при нормальном и нак-
лонном падении в этом случае отличаются
незначительно.
На рис. 7, а и рис. 7, б представлены зави-
симости квадрата модуля поперечной компо-
ненты электрического поля отраженной волны,
2 2 2(1) (2)
00 00 ,tE r r+ = + от частоты при различ-
ных углах падения ТЕ- и ТМ-волн на экран
толщиной 30h = мм. Рассматривался диапа-
зон частот, в котором в коаксиально-сектор-
ных волноводах распространяется только ос-
новная волна. Видно, что при наклонном паде-
нии ТЕ- или ТМ-волны в пределах значений
0 30≤ θ ≤ ° для данных параметров структу-
ры ее частотно-селективные свойства прак-
тически не изменяются. Резонансы прохож-
дения электромагнитной волны наблюдаются
на тех же частотах, что и при нормальном
падении. Однако при возбуждении экрана на-
клонной ТЕ-волной, в отличие от случая воз-
буждения ТМ-волной, полное прохождение
электромагнитных волн не наблюдается.
Уменьшение квадрата модуля поперечной
составляющей электрического поля отражен-
ной волны на частотах резонансов полного
Рис. 6. Зависимости модулей коэффициентов
отражения ТЕ-волны от частоты для экранов
с коаксиально-секторными (–––) и прямоуголь-
ными (- - -) отверстиями при нормальном падении
Рис. 7. Зависимости квадрата модуля поперечной
компоненты электрического поля отраженной
волны
2
tE+ от частоты при h 30= мм: а) – нак-
лонное падение ТЕ-волны ( 0 ,α = ° 0 ;ϕ = ° ––– –
0 ,θ = ° - - - – 10 ;θ = ° ··· – 30 );θ = ° б) – наклон-
ное падение ТМ-волны ( 90 ,α = ° 90 ;ϕ = ° ––– –
0 ,θ = ° - - - – 10 ;θ = ° ··· – 30 )θ = °
Ю. В. Антоненко, А. В. Грибовский
336 Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №3
отражения при увеличении угла падения
ТМ-волны θ (рис. 7, б) связано с уменьше-
нием амплитуды поперечной составляющей
ее электрического поля, которая в соответствии
с выражением (1) зависит от угла падения .θ
Представляет значительный интерес срав-
нить частотно-селективные свойства экранов
с прямоугольными и коаксиально-секторными
отверстиями при наклонном падении электро-
магнитной волны.
На рис. 8 показаны зависимости квадратов
модулей поперечных компонент отраженного
электрического поля при наклонном падении
на поверхности экранов двух типов плоской
линейно поляризованной ТМ-волны. В обоих
случаях угол падения волны составлял 30 ,θ = °
а толщина экранов была равна 30h = мм.
Остальные параметры экранов и отверстий не
изменялись. Учитывалось распространение
только одной пространственной гармоники.
Из сравнения зависимостей на рис. 8,
рис. 7, б и рис. 6 следует, что рабочая полоса
частот экрана с прямоугольными отверстия-
ми уменьшилась более чем в четыре раза,
по сравнению со случаем нормального паде-
ния, а частотная характеристика экрана с коак-
сиально-секторными отверстиями осталась
практически без изменений. Сравнение про-
водилось при одинаковых поперечных сече-
ниях базовых ячеек экранов.
4. Выводы
С помощью операторного метода и на ос-
нове разработанного алгоритма расчета обоб-
щенных матриц рассеяния решетки полубес-
конечных коаксиально-секторных волноводов
исследованы зависимости от частоты модуля
коэффициента отражения экрана с коаксиаль-
но-секторными отверстиями при нормальном
и наклонном падении плоских линейно поляри-
зованных электромагнитных ТЕ- и ТМ-волн.
Рассчитаны зависимости модуля коэффициен-
та отражения от толщины экрана и поляриза-
ции падающей волны. Обнаружены новые
резонансы полного прохождения электромаг-
нитных волн в том диапазоне частот, в кото-
ром не возможно получить подобные резонан-
сы на экранах конечной толщины с другой
формой отверстий.
Проведен сравнительный анализ частотно-
селективных свойств экрана с коаксиально-
секторными отверстиями и экрана с прямоу-
гольными отверстиями. Показано, что приме-
нение экранов с коаксиально-секторными от-
верстиями в качестве частотно-селективных
покрытий позволяет расширить диапазон ра-
бочих частот антенных систем в низкочас-
тотную область. Установлено, что частотно-
селективные свойства экрана конечной тол-
щины с коаксиально-секторными отверстия-
ми практически не зависят от угла падения
плоской волны на поверхность экрана в преде-
лах значений 0 30 .≤ θ ≤ °
Авторы выражают признательность про-
фессору Н. Н. Колчигину за полезные конст-
руктивные замечания и обсуждение получен-
ных результатов.
Литература
1. Mittra R., Chan C. H., and Cwik T. Techniques for
analyzing frequency selective surfaces – a review //
IEEE Proc. – 1988. – Vol. 76, No.12. – P. 1593-1615.
2. Munk B. A. Frequency Selective Surfaces: Theory
and Design. – New York: John Wiley & Sons, Inc.,
2000. – 410 p.
Рис. 8. Зависимость квадрата модуля поперечных
компонент электрического поля отраженной
волны
2
tE+ от частоты при наклонном падении
ТМ-волны ( h 30= мм, 90 ,α = ° 90 ) :ϕ = ° ––– –
экран с коаксиально-секторными отверстиями;
- - - – экран с прямоугольными отверстиями
Частотно-селективные свойства плоского экрана конечной толщины с коаксиально-секторными отверстиями
337Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №3
3. Wu T. K. and Lee S. W. Multiband Frequency Selec-
tive Surface with Multiring Patch Elements // IEEE
Trans. Antennas Propag. – 1994. – Vol. 42, No. 11. –
P. 1484-1490.
4. Никольский В. В., Никольская Т. И. Электродина-
мика и распространение радиоволн. – М.: Наука,
1989. – 542 с.
5. Грибовский А. В., Мангушина Ю. В. Алгоритм
расчета обобщенных матриц рассеяния двумер-
но-периодической решетки полубесконечных
коаксиально-секторных волноводов // Вісник
Харківського національного університету. Ма-
тематичне моделювання. Інформаційні техноло-
гії. Автоматизовані системи управління. – 2009. –
Вип. 11, № 847. – С. 106-115.
6. Литвиненко Л. Н., Просвирнин С. Л. Спектральные
операторы рассеяния в задачах дифракции волн на
плоских экранах. – Киев: Наукова думка, 1984. – 239 с.
7. Anre W. Fliflet, Larry R. Barnett, and J. Mark Baird.
Mode coupling and power transfer in a coaxial sector
waveguide with a sector angle taper // IEEE Trans.
Microwave Theory Tech. – 1980. – Vol. 28, No. 12. –
P. 1482-1486.
8. Грибовский А. В., Просвирнин С. Л., Резник И. И.
Отражательная фазированная антенная решетка
из прямоугольных волноводов конечной глубины //
Радиофизика и радиоастрономия. – 1997. – Т. 2,
№1. – С. 52-60.
9. Gribovsky A. V. and Prosvirnin S. L. Frequency-Selec-
tive Properties of a Multi-Element Screen with Rectan-
gular Waveguide Channels // Telecommunications and
Radio Engineering. – 2005. – Vol. 63, No. 2. – P. 119-130.
10. Gribovsky A. V. and Prosvirnin S. L. Frequency-Se-
lective Characteristics of a Screen Having Rectangu-
lar Apertures and Waveguide Loads // Telecommuni-
cations and Radio Engineering. – 2005. – Vol. 64,
No. 12. – P. 981-990.
Частотно-селективні властивості
плоского екрану скінченної товщини
з коаксіально-секторними отворами
Ю. В. Антоненко, О. В. Грибовський
Операторним методом досліджено частотні
залежності модуля коефіцієнта відбиття ек-
рану з коаксіально-секторними отворами
за нормального та похилого падіння плоских
лінійно поляризованих електромагнітних ТЕ-
та ТМ-хвиль. Виконано порівняльний аналіз час-
тотно-селективних властивостей екрану з коак-
сіально-секторними отворами та екрану з пря-
мокутними отворами.
Frequency-Selective Properties
of a Plane Screen of Finite Thickness
with Coaxial-Sector Apertures
J. V. Antonenko and A. V. Gribovskiy
The operator method investigates the reflec-
tance module of a screen with coaxial-sector
apertures at normal and oblique incidence of
a plane linearly polarized electromagnetic TE-
and TM-mode as function of frequency. The
contrastive analysis of frequency-selective prope-
rties of a screen with coaxial-sector apertures
and a screen with rectan-gular apertures has been
performed.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-60107 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1027-9636 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:55:40Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Радіоастрономічний інститут НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Антоненко, Ю.В. Грибовский, А.В. 2014-04-11T15:33:12Z 2014-04-11T15:33:12Z 2010 Частотно-селективные свойства плоского экрана
 конечной толщины с коаксиально-секторными отверстиями / Ю.В. Антоненко, А.В. Грибовский // Радиофизика и радиоастрономия. — 2010. — Т. 15, № 3. — С. 330–337. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 1027-9636 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60107 537.874.6 Операторным методом исследованы частотные зависимости модуля коэффициента отражения экрана с коаксиально-секторными отверстиями при нормальном и наклонном падении плоских линейно поляризованных электромагнитных ТЕ- и ТМ-волн. Проведен сравнительный анализ
 частотно-селективных свойств экрана с коаксиально-секторными отверстиями и экрана с прямоугольными отверстиями. Операторним методом досліджено частотні
 залежності модуля коефіцієнта відбиття екрану з коаксіально-секторними отворами
 за нормального та похилого падіння плоских
 лінійно поляризованих електромагнітних ТЕ-та ТМ-хвиль. Виконано порівняльний аналіз частотно-селективних властивостей екрану з коаксіально-секторними отворами та екрану з прямокутними отворами. The operator method investigates the reflectance module of a screen with coaxial-sector
 apertures at normal and oblique incidence of
 a plane linearly polarized electromagnetic TE-and TM-mode as function of frequency. The
 contrastive analysis of frequency-selective properties of a screen with coaxial-sector apertures
 and a screen with rectan-gular apertures has been
 performed. ru Радіоастрономічний інститут НАН України Радиофизика и радиоастрономия Распространение, дифракция и рассеяние электромагнитных волн Частотно-селективные свойства плоского экрана конечной толщины с коаксиально-секторными отверстиями Частотно-селективні властивості плоского екрану скінченної товщини з коаксіально-секторними отворами Frequency-Selective Properties of a Plane Screen of Finite Thickness with Coaxial-Sector Apertures Article published earlier |
| spellingShingle | Частотно-селективные свойства плоского экрана конечной толщины с коаксиально-секторными отверстиями Антоненко, Ю.В. Грибовский, А.В. Распространение, дифракция и рассеяние электромагнитных волн |
| title | Частотно-селективные свойства плоского экрана конечной толщины с коаксиально-секторными отверстиями |
| title_alt | Частотно-селективні властивості плоского екрану скінченної товщини з коаксіально-секторними отворами Frequency-Selective Properties of a Plane Screen of Finite Thickness with Coaxial-Sector Apertures |
| title_full | Частотно-селективные свойства плоского экрана конечной толщины с коаксиально-секторными отверстиями |
| title_fullStr | Частотно-селективные свойства плоского экрана конечной толщины с коаксиально-секторными отверстиями |
| title_full_unstemmed | Частотно-селективные свойства плоского экрана конечной толщины с коаксиально-секторными отверстиями |
| title_short | Частотно-селективные свойства плоского экрана конечной толщины с коаксиально-секторными отверстиями |
| title_sort | частотно-селективные свойства плоского экрана конечной толщины с коаксиально-секторными отверстиями |
| topic | Распространение, дифракция и рассеяние электромагнитных волн |
| topic_facet | Распространение, дифракция и рассеяние электромагнитных волн |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60107 |
| work_keys_str_mv | AT antonenkoûv častotnoselektivnyesvoistvaploskogoékranakonečnoitolŝinyskoaksialʹnosektornymiotverstiâmi AT gribovskiiav častotnoselektivnyesvoistvaploskogoékranakonečnoitolŝinyskoaksialʹnosektornymiotverstiâmi AT antonenkoûv častotnoselektivnívlastivostíploskogoekranuskínčennoítovŝinizkoaksíalʹnosektornimiotvorami AT gribovskiiav častotnoselektivnívlastivostíploskogoekranuskínčennoítovŝinizkoaksíalʹnosektornimiotvorami AT antonenkoûv frequencyselectivepropertiesofaplanescreenoffinitethicknesswithcoaxialsectorapertures AT gribovskiiav frequencyselectivepropertiesofaplanescreenoffinitethicknesswithcoaxialsectorapertures |