Ниже приводятся результаты численных расчетов на ПЭВМ с использованием программы "ArrayGuides Rectangular".
Рассмотрим случай, когда период АР состоит из одного волновода, широкая стенка которого имеет размер a и ориентирована вдоль оси OX, узкая стенка — размер b, а плоская электромагнитная волна поляризована вдоль оси OY. На рис.2 дано семейство кривых, которое отражает изменение в полосе частот импедансных свойств поверхности, расположенной на расстоянии 0.08 (
— длина волны, соответствующая нижней частоте диапазона) от апертуры решетки, в точке x = y = 0. Диэлектрики отсутствуют, волна падает нормально к поверхности АР, волноводы размещены в узлах прямоугольной сетки.
Рис.2 Поведение мнимой части поверхностного импеданса над решеткой закритических прямоугольных волноводов от частоты (a: кривая 1 -
= 0.21
, кривая 2 —
= 0.22
, кривая 3 —
=0.23
; b: кривая 1 —
= 0.18
, кривая 2 —
= 0.19
, кривая 3 —
= 0.2
; c: кривая 1 — a = 0.2
, кривая 2 — a = 0.19
, кривая 3 — a = 0.18
; d: кривая 1 — b = 0.17
, кривая 2 — b = 0.16
, кривая 3 — b = 0.15
; e: кривая 1 —
= 0.08
, кривая 2 —
= 0.07
, кривая 3 —
= 0.06
).
Приведенные кривые показывают, как влияют различные параметры структуры: периоды решетки (рис.2а) и
(рис.2б), размеры широкой (рис. 2в) и узкой (рис.2г) стенок волновода и расстояние
анализируемой поверхности от апертуры решетки (рис.2д) на величину мнимой части Z. Геометрия решетки:
= 0.21
,
= 0.18
, волновода: a = 0.2
, b = 0.17
. Поскольку волновод является закритическим во всем частотном диапазоне, действительная часть Z равна нулю. Погрешность вычислений, установленная по внутренней сходимости численной процедуры, не превышает 1…3% при использовании для описания поля в раскрыве прямоугольного волновода базисных функций, соответствующих волнам
,
,
,
. (В дальнейшем, при описании результатов численного эксперимента, указываются те собственные волны прямоугольного волновода, учет которых обеспечивал указанную точность). Из анализа кривых рис. 2 можно сделать следующие выводы:
1) наиболее существенно на величину импеданса влияют изменение широкой стенки волновода и расстояния поверхности от апертуры АР;
2) изменение импеданса в сторону его увеличения в нижней части диапазона неизбежно приводит во всех случаях к смещению в сторону нижних частот области резонанса и, тем самым, к снижению полезной полосы частот, в которой .
Пунктиром на рисунках показан импеданс, определяемый по формуле:
при a = 0.2, b = 0.17
,
= 0.08
. Приведенная формула соответствует нулевому приближению, в ней обозначено:
,
— проводимость волны
прямоугольного волновода.
Было исследовано также влияние бесконечно тонкой диафрагмы, устанавливаемой в раскрыве запредельного волновода. Установлено, что использование диафрагмы тоже не позволяет получить требуемого поверхностного импеданса Z в широкой полосе частот.
Рис.3 Зависимость поверхностного импеданса (a, 1 — модуль, 2 — действительная часть, 3 — мнимая часть) и входного сопротивления ЛИ (b, 1 — действительная часть, 2 — мнимая часть) от частоты . ЛИ расположен на поверхности с импедансом (a).
На рис.3а приведены кривые зависимости Z над АР докритических волноводов от частоты в точке x = y = 0. Геометрия решетки — =
= 0.2
, прямоугольная сетка. Размеры волновода — a = b = 0.19
, диэлектрическое заполнение
= 7.2 (что соответствует частоте среза волн
и
~0.98
). Исследуемая поверхность расположена на расстоянии
= 0.125
. Плоская волна падает нормально к поверхности АР. В волноводе учитывались волны
,
,
,
,
,
,
,
.