Искусственные магнитодиэлектрики и метаматериалы и их применение в целях улучшения распределения полей в рабочей зоне коллиматора

• Автор: Башарин, Алексей Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.13, 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Оглавление
Введение.

Актуальность темы

Цели работы

Научная новизна

Достоверность результатов

Научная и практическая ценность

Основные положения, выносимые на защиту.

Апробация результатов.

Публикации

Краткое содержание работы.

Список публикаций.
Глава 1. Обзор литературы.
1.1 Искуственныс магннтодиэлектрикн и метаматериалы.
1.2 Электродинамические устройства на основе искусственных
магнитодиолектриков и метаматерналов
1.3 Микроволновые антенные коллиматоры
1.4 Планарный магнитодиэлектрический волновод.
1.5 Излучение антенн бегущей волны
1.6 Диэлектрические стержневые антенны
Глава 2. Исследование листовых образцов магнитодиэлектриков со спиральными
включениями.
Глава 3. Излучение из открытого конца полу бесконечного круглого двухслойного магнитодиэлектрического волновода. Вариант
мапштодпэлсктрической широкополосной антенны
Глава 4. Поля в волноводах, на основе метаматериалов и излучение антенн на их основе
4.1 Собственные волны планарного волновода из метаматернала.
4.2 Излучение антенны на основе планарного волновода из метаматсриала
4.3 Экспериментальное подтверждение эффекта обратного излучения.
Глава 5. Стержневой диэлектрический облучатель с расширенной полосой
рабочих частот.
Глава 6. Исследование распределения полей в рабочей зоне зеркального коллиматора МАК5.
Заключение
Список литературы


А также публикациями результатов исследований в журналах рекомендованных ВАК. На основе методов и подходов, развитых в работе, созданы образцы* искусственных магнитодиэлектриков и метаматериалов, которые могут быть с успехом применены в качестве элементов антенн. Результаты исследования возможности создания широкополосной магнитодиэлектрической антенны с диаграммой направленности специальной формы, основанной на отрезке круглого двухслойного магнитодиэлектрического волновода, может быть использовано в качестве прототипа для облучателей и антенн на основе магнитодиэлектрических структур. Что имеет фундаментальное и практическое значение. А стержневая диэлектрическая антенна с расширенной полосой частот, внедрена в качестве облучателя коллиматора МАК-5. Исследование распространения электромагнитных волн в волноводах из метаматериалов с отрицательными значениями диэлектрической и магнитной проницаемостями имеет фундаментальное значение. Максимум излучения антенн на основе такого волновода, может быть расположен как в прямом, в обратном, так и в обоих направлениях одновременно. В случае расположения максимума в обратном направлении речь идет об эффекте обратного излучения. Исследования полей в рабочей зоне коллиматора носит как фундаментальный, так и практический интерес. В частности увеличение размеров рабочей зоны за счет применения облучателей со специальной формой диаграммы направленности приводит к уменьшению осцилляций распределения полей в пределах рабочей зоны, увеличивает ее размеры, что в свою очередь позволяет проводить измерения на коллиматоре более размерных объектов. Экспериментально показано, что частотная дисперсия диэлектрической и магнитной проницаемостей искусственного магнитодиэлектрика, позволяет сформировать у магнитодиэлектрической антенны (антенны на основе отрезка двухслойного волновода, стенки которого состоят из такого магнитодиэлектрика) диаграммы направленности, имеющие столообразную форму главного лепестка и низкий уровень боковых лепестков (ниже - дБ) в широком диапазоне частот (в частнос ти ±% от средней частоты). Теоретически показано, что при облучении зеркала коллиматора такой магнито диэлектрической антенной кромки зеркала возбуждаются низким уровнем поля и в результате поле в рабочей зоне коллиматора имеет малые осцилляции, за счет чего размеры рабочей зоны увеличиваются на % и более, а рабочий диапазон частот расширяется, по сравнению со стандартными видами облучателей. Предсказано; что в случае возбуждения в волноводе обратной волны, при излучении антенны на основе такого волновода, задний лепесток диаграммы направленности больше переднего. В этом случае проявляется эффект обратного излучения. Условие обратного излучения получено аналитически. Проведено экспериментальное исследование обратного излучения электромагнитных волн антенной на основе прямоугольного двухслойного волновода, внешний- слой которого состоит из метаматсриала, с одновременно отрицательными значениями диэлектрической- и магнитной проницаемостями. В’ случае возбуждения обратной волны в волноводе, проявляется эффект обратного излучения, т. При положительных значениях диэлектрической и магнитной проницаемостей такого эффекта не наблюдалось. Предложена конструкция стержневого диэлектрического облучателя с фторопластовой вставкой. Диаграмма направленности такого облучателя приближенно может быть представлена как сумма косинусоидальной диаграммы направленности стержня, воронкообразной диаграммы направленности втулки и косинусоидальной диаграммы направленности фторопластовой вставки. Диаграмма вставки, при определенной фазировке с суммарной диаграммой, позволяет сформировать диаграмму направленности облучателя специальной формы с главным лепестком столообразной формы в более широкой полосе частот (±7. Это приводит к формированию распределения поля в рабочей зоне коллиматора с неравномерностью амплитуды не более 1 дБ и фазы не более 3° в этой полосе частот. Проведен теоретический анализ распределения полей в рабочей зоне коллиматора в зависимости от типов облучателей.