Использование искусственных диэлектриков для улучшения характеристик сверхширокополосных антенн УВЧ и СВЧ диапазонов волн

• Автор: Авдюшин, Артем Сергеевич
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 226 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ПУТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТАМАТЕРИАЛОВ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КРИСТАЛЛОВ В АНТЕННЫХ УСТРОЙСТВАХ УВЧ И СВЧ ДИАПАЗОНОВ ВОЛН
1.1 Анализ необычных свойств метаматериалов, делающих перспективным их применение в антенной технике
1.2 Анализ перспективных путей использования электромагнитных кристаллов в антенных устройствах УВЧ и СВЧ диапазонов волн

1.3 Выводы по главе

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

МЕТАМАТЕРИАЛОВ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ВХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И НАПРАВЛЕННЫХ СВОЙСТВ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫХ АНТЕНН УВЧ И СВЧ ДИАПАЗОНОВ ВОЛН
2.1 Исследование возможности улучшения направленных свойств антенны Вивальди с помощью печатной линзы из электрически малых рассеивателей .
2.2 Использование искусственного диэлектрика для улучшения согласования печатного биконического вибратора
2.3 Проектирование и исследование печатных антенных решеток, состоящих из сверхширокополосных вибраторов
2.4 Методика проектирования нерегулярного ТЕМ-рупора с линзой из искусственного диэлектрика
2.5 Управляемый искусственный диэлектрик с синтезируемой поверхностью отражения электромагнитных волн СВЧ диапазона
2.6 Исследование возможности использования цилиндров с анизотропной проводимостью для упрощения модели искусственного диэлектрика.
2.7 Выводы по главе
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ СПОСОБОВ РЕАЛИЗАЦИИ ПЛОСКИХ ЛИНЗ ЛЮНЕБЕРГА УВЧ И СВЧ ДИАПАЗОНОВ ВОЛН
3.1 Методика проектирования антенны с диаграммообразующей схемой в виде линзы Люнеберга, реализованной с помощью различных вариантов топологии полосковых линий передачи
3.2 Исследование антенны с диаграммообразующей схемой в виде плоской линзы Люнеберга, реализованной в виде набора радиально ориентированных диэлектрических лепестков
3.3 Выводы по главе
4 ИССЛЕДОВАНИЕ АППАРАТУРЫ РАДИОМОНИТОРИНГА, ОСНАЩЕННОЙ РАЗРАБОТАННЫМИ АНТЕННАМИ
4.1 Исследование перспективной автоматизированной системы радиомониторинга
4.2 Исследование мобильного автоматизированного измерительного комплекса контроля параметров поездной радиосвязи «ИВК-РАДИО»
4.3 Внедрение результатов диссертации при разработке и производстве аппаратуры радиомониторинга в АО «ИРКОС» (г. Москва)
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЦИТИРУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Акт внедрения
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Фото экспериментального макета плоского биконического вибратора
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Фото печатной платы, выполняющей роль искусственного диэлектрического покрытия плоского биконического вибратора

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Использование панорамного анализатора фирмы Agilent Technologies для измерения входного сопротивления плоского биконического вибратора с покрытием из искусственного диэлектрика и без него
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Расчетная и измеренная частотные зависимости модуля коэффициента отражения на входе плоского биконического вибратора

представления состоит в том, что оно естественным образом описывает как расходящиеся, так и сходящиеся волны. При этом при е = -1 иц - -J не возникают расходящиеся интегралы. Автору работы [62] впервые удалось математически корректно показать, что в предельном случае при е = -1иц = —1 одиночная граница раздела двух сред с положительными и отрицательными материальными параметрами осуществляет идеальную фокусировку поля. Следует отметить, что теория, развитая в [62], не описывает случай е = — 1,/j. ф —1 и рассматривает каждую границу линзы независимо друг от друга.
Линза Всселаго является резонансным объектом. Резонанс, связанный с вырождением прямой и обратной собственных волн в продольно однородной структуре, был впервые изучен в работе [63], в которой исследовались волны плазменного слоя. При отсутствии потерь добротность резонатора стремится к бесконечности. По этой причине задача возбуждения такого резонатора при е, ц = —1 является некорректной задачей, так как поле резонирующего колебания стремится к бесконечности. Следовательно, корректный анализ линзы Веселаго обязательно должен подразумевать наличие потерь в структуре. Потери могут быть обусловлены потерями в среде или потерями в приемнике [64].
Продольный резонанс собственных волн пластины, образующей линзу Веселаго, не является резонансом затухающих волн. Усиление затухающих волн, получившее это название (см., например, [65]), является причиной сверхфокусировки. В нашем случае, наоборот, продольный резонанс негативно сказывается на сверхфокусировке, поскольку она обеспечивается, как показано ранее, волнами непрерывного спектра (интеграл по берегу разреза). Резонансная добавка от дискретного спектра волн только ослабляет эффект сверхфокусировки.
Другим необычным эффектом, который предсказан пока только теоретически и который также основан на использовании отрицательных сред, является эффект невидимости [66]. В англоязычной литературе для него используется термин cloaking — маскировка, который более адекватно отражает существо явления. Речь идет о создании специального укрытия, которое отклоняет электромагнитные волны таким образом, что они огибают объект, расположенный