Оптимізація способу збудження інвертованого смужкового хвилеводу з металевою площиною

  • D. V. Mayboroda Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна http://orcid.org/0000-0002-9564-2369
  • S. A. Pogarsky Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна http://orcid.org/0000-0003-0833-1421
Ключові слова: інвертований смужковий діелектричний хвилевід, загасання, метод рухливого зонда, частотна селекція

Анотація

Актуальність. На теперішній час у міліметровому діапазоні довжин хвиль перспективним є застосування діелектричних хвилеводів різних типів, у тому числі металево-діелектричних структур і функціональних вузлів на їхній основі. Це обумовлено простотою та незначною вартістю виготовлення діелектричних хвилеводів і функціональних вузлів на їхній основі, можливістю їх інтеграції з активними елементами, застосуванням різних діелектриків та полімерів, що мають як широкий діапазон діелектричних проникностей, так і різноманітність механічних властивостей ( зокрема, деякі діелектричні матеріали мають значну гнучкість).  

Мета роботи. Оптимізувати спосіб збудження однієї із власних хвиль у інвертованому смужковому діелектричному хвилеводі з металевою площиною за допомогою серії фізичних експериментів.

Матеріали та методи. Досліджувана електродинамічна структура відноситься до класу гібридних металево-діелектричних структур. Її основу становить обернений смужковий діелектричний хвилевід з металевою площиною. Особливістю використаного оберненого смужкового діелектричного хвилеводу є його композиційна структура: основна частина хвилеведучого стрижня, що прилягає до металевої площини виконана з полістиролу, друга частина виконана із фторопласту. Оцінка ефективності збудження проводилася по величині внесеного загасання в тракт. Методом рухливого зонда був оцінений ступінь концентрації електромагнітного поля поблизу складнокомпозіційного хвилеведучого стрижня. Візуалізація полів здійснювалася за допомогою методу ізоліній. Результати. На підставі серії експериментальних досліджень оптимізований спосіб збудження інвертованого смужкового діелектричного хвилеводу з металевою площиною. Ефект оптимального збудження досягався за рахунок використання композиційної конструкції діелектричного хвилеведучого стрижня. При оптимальному співвідношенні матеріальних констант шарів, що утворюють хвилеведучий стрижень, і геометричних параметрів цих шарів удалося суттєво розширити робочу смугу частот, у межах якої рівень внесених втрат не перевищував заданих значень. При цьому встановлене, що електромагнітне поле концентрується переважно поблизу діелектричного стрижня, забезпечуючи стійкий хвильовий режим. Установлене, що при певному співвідношення параметрів структури в ній може реалізовуватися режим частотної селекції.Висновки. У ході вимірювань установлено, що інвертований смужковий діелектричний хвилевід з металевою площиною при оптимальному виборі параметрів здатний ефективно підтримувати хвильовий режим з малим рівнем внесених втрат. У цілому структура при певному виборі параметрів може працювати у двох режимах: хвилеведучому і режимі частотної селекції.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Біографії авторів

D. V. Mayboroda, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна

Україна, 61022, м. Харків, пл. Свободи, 4

S. A. Pogarsky, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна

Україна, 61022, м. Харків, пл. Свободи, 4

Посилання

Knox RM. Dielectric waveguide integrated circuit an overview. IEEE Trans. Microw. Theory and Tech. 1976 Nov;24(6):806-814.

Solbach K. E-Band leaky wave antenna using dielectric image line with etched radiating elements. IEEE – MTT–S International Microwave Symposium Digest; 1979 Apr 30-May 2; Orlando, FL, USA; 1979.

Vershinina LN, Meriakri VV. Dielektricheskii poloskovyi volnovod dlia korotkovolnovoi chasti millimetrovogo diapazona voln [Dielectric strip waveguide for the shortwave millimeter wavelength range]. Radiotekhnika i elektronika. 1980;25(7):1348-1351. [In Russian].

McLevige W, Itoh T, Mittra R. New waveguide structures for millimeter wave and optical integrated circuits. IEEE Trans. Microw. Theory and Tech. 1975 Oct;23(10):788-794.

Solbach K. The Fabrication of Dielectric Image Lines Using Casting Resins and Properties of the Lines in the Millimeter wave Range. IEEE Trans. Microw. Theory and Tech. 1976 Nov;24(11):879-881.

Crampagne R, Padellec L, Sarremejean A. Leaky wave antenna using an inverted strip dielectric waveguide. Proceedings of the 10th European Microwave Conference; 1980 Sept 8-12; Warszawa, Poland; 1980.

Rawat B, Dalmia M. Computer aided design of inverted strip dielectric waveguide millimeter wave ring-resonator and coupler. Int. Journal of Infrared and Millimeter Waves. 1984 Dec;5(12):1527-1542.

Itoh T. Inverted strip dielectric waveguide for millimetre-wave integrated circuits. IEEE Trans. Microw. Theory and Tech. 1976 Nov;24(11):821-827.

Mayboroda DV, Pogarsky SA, Saprykin II. The Radiating Unit Based on Hybrid Metal-Dielectric Structure with Bounded Sequence of Transverse Slots. Int. J. of Electromagnetics and Applications. 2012;2(6):159-162.

Mayboroda DV, Pogarsky SA, Saprykin II, Pshenichnaya SV. The radiator of Ku-band based on inverted dielectric waveguide. Proceedings of the International Conference on Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals; 2010; Sevastopil, Ukraine; 2010. p. 215–217.

Mayboroda DV, Pogarsky SA. A Leaky-wave antenna on the basis of an inverted dielectric waveguide. Telecommunications and Radio Engineering. 2018;77(10):853-862.

Maiboroda DV, Pogarskii SA, Smirnova EO. Izluchaiushchaia struktura na osnove invertirovannogo dielektricheskogo volnovoda s dopolnitelnymi elementami [Radiating structure based on an inverted dielectric waveguide with additional elements]. Vіsnik kharkіvskogo natcіonalnogo unіversitetu іmenі V.N. Karazіna, serіia «Radіofіzika ta elektronіka». 2018; 29:57-63. [In Russian].

Опубліковано
2019-12-19
Цитовано
Як цитувати
Mayboroda, D. V., & Pogarsky, S. A. (2019). Оптимізація способу збудження інвертованого смужкового хвилеводу з металевою площиною. Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія «Радіофізика та електроніка», (30), 67-72. https://doi.org/10.26565/2311-0872-2019-30-07