Оптика и квазиоптика СВЧ. Молотков Н.Я - 22 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Искусственной неоднородной средой для радиоволн сантиметрового диапазона является
металлоленточная структура, выполненная в форме прямоугольного параллелепипеда
(рис. 36). Эквивалентный показатель преломления металоленточной структуры для электро-
магнитной волны, электрический вектор E которой параллелен лентам, зависит от расстоя-
ния а между ними (1.4.2). Так как при основании прямоугольного параллелепипеда расстоя-
ние между лентами а
1
= 18 мм, а при его вершине – а
2
= 40 мм, то показатель преломления
неоднородной среды для радиоволн (λ = 3,2 см) изменяется непрерывно вдоль вертикальной
оси от n
1
= 0,46 до n
2
= 0,92. Вследствие этого фазовая скорость волн
=
n
c
V
при основании
неоднородного параллелепипеда будет больше, чем при его вершине (V
1
> V
2
). Опыт показы-
вает, что электромагнитные волны, проходя через неоднород-ную металлоленточную струк-
туру отклоняются от прямолинейного направления распространения на угол не меньше 20°.
В "оптически" неоднородной металлоленточной структуре (рис. 36) показатель прелом-
ления изменяется с высотой по нелинейному закону, вследствие чего наблюдается некоторое
уширение проходящего через неё пучка электромагнитных волн. "Оптически" неоднородная
плоскопараллельная пластинка с линейным изменением показателя
преломления (рис. 37) изготовлена на основе волноводной структуры,
эквивалентный показатель которой зависит от радиуса а сечения вол-
новодов:
2
42,3
1
λ
−==
aV
c
n
, (1.6.1)
где V – скорость направляемых волн в волноводах; с – скорость волн в
вакууме.
В плоскопараллельной пластинке (рис. 37) показатель преломления изменяется по линей-
ному закону с высотой от n
1
= 0,37 при a
1
= 10 мм до n
2
= 0,91 при a
2
= 23 мм. Длина всех вол-
новодов одинакова и равна d = 13 см.
Следует заметить, что вследствие принудительного движения электромагнитных волн
вдоль круглых волноводов, при прохождении их через неоднородную пластинку не происхо-
дит искривление пучка непосредственно в самой пластинке. Тем не ме-
нее, волноводная плоскопараллельная пластинка отклоняет электро-
магнитные волны от прямолинейного направления на угол, примерно
равный 20°. Объясняется это следующим образом. Согласно формуле
(1.6.1) фазовые скорости волн в волноводе зависят от радиуса а его по-
перечного сечения:
2
42,3
1
λ
−
==
a
c
n
c
V
. (1.6.2)
Пусть в начальный момент времени плоский фронт одновременно
достигает точек А и В пластинки, в которых показатель преломления
соответственно равен n
1
и n
2
, причём n
2
>
n
1
(рис. 38). Вследствие раз-
личия показателей преломления фазовые скорости волн в точках А и В пластинки будут раз-
личны (V
2
< V
1
). Допустим, что за время τ волна проходит в верхней части неоднородной
пластинки расстояние АЕ. Так как в нижней части пластинки скорость волны больше, то за
тот же промежуток времени τ волна не только пройдёт расстояние ВD, но и из точки D со-
гласно принципа Гюйгенса произойдёт излучение вторичной сферической волны радиусом
DF. Так как показатель преломления в пластинке с высотой h изменяется линейно, то поло-
жение волнового фронта, выходящего из пластинки, определяется линией EF, к которой лу-
чи 1 и 2 перпендикулярны.
Рис. 36
Рис. 37

Страницы