Частотно-селективна поверхня з елементами складної топології

Анотація

Актуальність. Розв’язання специфічних задач в сучасній техніці НВЧ і КВЧ діапазонів таких як реалізація зниження радіолокаційної помітності об'єктів, просторових частотно-селективних фільтрів, рефлекторів вимагає розробки і створення особливого класу електродинамічних структур – частотно-селективних поверхонь. Завдяки унікальності їх електродинамічних характеристик вдається вирішити досить технічно складні завдання - режекції збуджуваних поверхневих хвиль, створення «заборонених» зон в амплітудно-частотних характеристиках.

Мета роботи. Чисельне моделювання та експериментальне дослідження електродинамічних характеристик площинних частотно-селективних поверхонь з щілинними елементами складної топології. Оцінка впливу геометричних параметрів щілинної неоднорідності і матеріальних констант діелектричної підкладки на коефіцієнти відбиття і проходження частотно-селективної поверхні.

Матеріали та методи. В роботі представлені результати чисельного моделювання електродинамічних характеристик комірки нескінченної 2D частотно-селективної поверхні з топологією структурного елементу -образного вигляду і експериментальних досліджень параметрів прототипу. Моделювання виконано в рамках методу скінченних елементів (МСЕ) з використанням програмного продукту ANSOFT HFSS / ANSYS. Вимірювання характеристик виконані у вільному просторі методом прямого виміру величин загасання.

Результати. В ході численних експериментів встановлено, що в структурі можливе виникнення двох видів резонансів, пов'язаних як із співвідношенням геометричних розмірів структурного елементу, так і з наявністю двостороннього екранування. Досліджено вплив товщини діелектричної підкладки і значень діелектричної проникності на коефіцієнти відбиття і проходження. Встановлено частотні залежності величини загасання при зміні просторової орієнтації структури щодо фронту падаючої хвилі. Експериментально встановлено залежність величини радіопрозорості двошарової частотно-селективної поверхні від кута обертання структури навколо заданої осі.

Висновки. Представлені результати чисельного моделювання електродинамічних характеристик комірки нескінченної 2D частотно-селективної поверхні з топологією структурного елементу -образного вигляду й експериментальні дослідження показали можливість просторової частотної селекції. Сукупність отриманих результатів дозволяє прогнозувати створення досить технологічних і високоефективних частотно-селективних поверхонь в мікрохвильовому діапазоні.