Введение к работе
Актуальность темы. Сетчатые структуры разнообразной конфигурации получили іирокое применение во многих областях науки и техники. К таким областям относится аппаратура сверхвысоких частот и антенная техника. Проволочные сетки применяются для изготовления экранов электромагнитной зажиты пидей и оборудования, а такіе для предотвращения распространения излучений за пределы определенных объемов. Бурное развитие лазерной техники привело к постановке и необходимости решения целого ряда задач по использовании периодических структур как элементов самого квантового генератора, так и оптических трактов. Моделирование плазмы в физических экспериментах, создание искусственного диэлектрика, проектирование, и изготовление частотно-селективных поверхностей и поляризационных фильтров такіе моїет быть связано с использованием сеток.
Электродинамические свойства сеток зависят от многих факторов; густоты, Формы ячеек, характера контактов в перекрестиях между проводниками, Формы сечения проводников и материала, из которого они изготовлены, направления падения волны и ее поляризации. Свойства двойных сеток существенно зависят от расстояния между сетками, а у криволинейных сетчатых поверхностей - от кривизны.
Из-за сложной структуры электромагнитных полей вблизи от поверхности сетки строгие методы исследования электродинамических свойств сеток оказываится громоздкими даже для простых конструкций.
Вместе с тем, для практических цепей строгое решение электродинамической задачи требуется не всегда. В этих случаях с успехом могут применяться приближенные методы, Наиболее универсальным из них является метод усредненных граничных условий ОТРУ), предложенный в конце тридцатых годов Конторовичем Н.И. Впоследствии, в ряде работ были получены усредненные граничные условия для большого спектра сетчатых структур: система параллельных проводников на плоскости; решетка с прямоугольными ячейками с произвольный контактом в перекрестиях; система из двух сеток, расположенных одна над другой, и многоэлементная сетка; (елевая решетка; сферический экран, образованный параллельными кольцами, и других.
В большинстве описанных выше дифракционных задач предполагалось, что сетка расположена в однородной среде. Однако многие слу-
чаи применения сетчатых структур связаны с наличием вблизи сетки границы раздела сред или некой слоистой среди. Подобные ситуации возништ при экранировании здании или отдельных помещении; создании противовесов и рефлекторов антенн, параллельных поверхности земли; изготовлении печатных плат, когда сетка наносится на тонкие диэлектрические подложки. Математический анализ электродинамических свойств сетчатых структур с учетом влияния границы раздела сред оказывается значительно слоінее, чем в случае нахождения сетки в однородном пространстве.
Необходимость решения дифракционных задач при расположении сеток над слоистыми средами явилось побудительным мотивом для проведения настоядего диссертационного исследования.
Цель» диссертационно» работы является теоретическое и экспериментальное исследование электродинамических свойств проволочных сеток, расположенных над слоистыми средами.
Б соответствии с поставленной целые основными задачами диссертационного исследования являются:
-
Разработка методики вывода усредненных граничных условий для сеток, расположенных над слоистыми средами.
-
Теоретическое и экспериментальное исследование отражательных, поляризационных и частотно-селективных свойств сеток из неортогонально пересекаются проводников, расположенных над границей раздела двух сред.
-
Теоретическое и экспериментальное исследование отражательных, поляризационных и частотно-селективных свойств сеток из неортогонально лересекащихся проводников, расположенных над тонким слоем, находящимся в однородной среде.
-
Теоретическое исследование дифракции плоских электромагнитных волн на бесконечной решетке из тонких параллельных проводников, расположенной вблизи границы раздела двух сред.
Научная новизна работы состоит в спедуиіемі
проведено обобщение метода УГРУ: получены усредненные граничные условия для сетчатых структур, расположенных над слоистыми средам»;
теоретически и экспериментально исследованы отражательные, поляризационные и частотно-селективные свойства сеток из неортогонально пересекается проводников, расположенных над границей раздела двух сред и.над тонким слоем, находящимся в однородной среде;
на основании проведенных исследований даны рекомендации по
применении* усредненных граничных условий для сеток, находящихся вблизи границы раздела сред;
обобщен метод изображении для линейных токов и зарядов: получены изображения бесконечного проводника с токои, находящегося над границей раздела двух сред и над тонким слоем, а также линейного заряда, расположенного над тонким споем;
исследована дифракция плоской электромагнитной волны на бесконечной решетке из тонких параллельных проводников, расположенной вблизи границы раздела двух сред.
Новые научные результаты, полученные в ходе диссертационного исследования, позволили сформулировать научные положения, выносимые на защиту.
-
Методика вывода усредненных граничных условий для сеток, находящихся вблизи границ раздела слоистых сред,
-
Выражения для усредненных граничных условий для случаев расположения сеток над границей раздела полубесконечных сред и над тонким слоем,
-
Соотношения для расчета коэффициентов отражения плоских электромагнитных волн от сеток из неортогонапьно пересекающихся проводников, расположенных над слоистыми средами.
-
Определение границ применимости усредненных граничных условий для сеток при наличии границы раздела сред: при достаточно больших , (C = Et/$t - отношение диэлектрических проницаемостей нижней и верхней сред) и h/b>0.1 (h - высота расположения сетчатой структуры над границей раздела сред, Ь - период сетки), а также в случае^*! можно пользоваться усредненными граничными условиями для сетки в однородном пространстве, при этом ошибка в определении коэффициентов отражения не превышает 1...2%.
Практическая ценность работы.
-
В работе получены соотношения, позволяйте рассчитывать электродинамические свойства сетчатых структур при расположении их вблизи достаточно толстых (по отношении к длине падающей волны) и тонких слоев,
-
Результаты работы могут быть использованы при расчетах параметров экранов электромагнитной защиты, поляризационных Фильтров, стенок обтекателей и противовесов антенн, частотно-селективных поверхностей.
Апробация работы. Результаты диссертационного исследования были представлены на:
- XXIII Ассамблее URSI (1990 г., Прага),-
Всесоюзном совещании по приземному распространений радиоволн и электромагнитной совместимости (1990 г., Улан-Уде);
4S научно-технической конференции, посвященной Дни радио (1993 г., Санкт-Петербург),
Публикации. Ло теме диссертации опубликованы 1 статья и 3 тезисов докладов на конференциях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 34 наименования. Работа изложена на 118 страницах машинописного текста, содержит 22 рисунка, 5 таблиц.
