IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В технике СВЧ известен метод помогающий получить плоскую форму излучаемых волн. Для этого в качестве антенны применяют большое количество отдельных излучателей, согласованных по фазе. На рис.1а, показана структура собранная из отдельных элементов, излучение которых совпадают по фазе. В этом случае мы получим две волны с плоским фронтом распространяющимися в противоположных направлениях. Если точечные источники расположить над металлической поверхностью как показано на рис.1b, то мы получим плоскую волну. При соблюдении описанных выше условий [1].

Рис.1. Дискретная структура. a. Набор отдельных излучателей.b.

. Наша задача на модели проверить как будут влиять дискретные диэлектрические упорядоченные структуры на распространение отражённой от металлической поверхности электромагнитной волны. В качестве исходного материала взята красная глина. Изготовлено 30 шаров которые прошли сушку и обжиг при температуре 900°С.Шары одинакового диаметра и веса.

На рис.1 изображена схема опыта для исследования отражённых электромагнитных волн от металлической поверхности. Вектор Е электромагнитной волны ортогонален металлической поверхности.

Рис.1.1Излучатель.2.Приёмник.3.Металлическая поверхность.

Электромагнитные волн из антенны 1 падают на металлическую поверхность 3 под углом 50 Отражённый сигнал фиксируется зонд-детектором 2 и отображается на экране осциллографа. Сканирование отражённого сигнала осуществляется подвижной штангой с зондом, отсчёт углового перемещения с устройства от 0 до 90° по дуге радиуса 50см. Полученные данные по уровню сигналаY и углу α заносятся в таб.1.

Таблица 1.

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Y	5	4	2	3	5	10	8	2	4	3
α	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90

На основе экспериментальных данных строим диаграмму зависимости уровня сигнала Y от угла α. По оси ординат откладываем уровень сигнала Y в относительных единицах. По оси абсцисс угловое перемещение α.

Рис.2.Диаграмма отраженной волны от металлической поверхности

Полученная диаграмма распределения волны после отражения от металлической поверхности рис.2 нам необходима для сравнения со второй частью опыта, когда на металлической поверхности размещаем кассету с тридцатью шарами согласно рис.3.

Рис.3.Искусственный диэлектрик.а.Вид сверху. б.Вид сбоку.

Такое расположение шаров имитирует плоскую структуру [1] которую в технике называют искусственным диэлектриком так как в ней резко выражены электрические свойства, а показатель преломления такой структуры можно рассчитать, обратившись к источнику [2].

Рис.4.Установка с керамическими дискретными элементами. 1.Генератор Г3-14А. 2.Излучатель. 3.Осциллограф. 4.Металлическая поверхность. 5.Керамические элементы искусственный среды. 6.Зонд. 7.Отсчётное устройство. 8.Штанга.

Сканируя отраженную электромагнитную волну по дуге радиуса 50см отмечаем через каждые 10° уровень приёмного сигнала рис.4. Данные заносим в таблицу 2.

Таблица 2.

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Y	3	2	3	3	2	2	1,5	3	3	2
α	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90

Строим диаграмму приёмного сигнала по результатам опыта рис.4.

Рис.5.Диаграмма отраженного сигнала от металл-диэлектрик.

Сравним полученные диаграммы рис.2 и рис 5.

Рис.5.Диаграммы сравнения. Красная кривая отражение от металла. Синяя кривая отражение сигнала от металл-диэлектрика.

Таким образом, применение искусственного диэлектрика по заданным параметрам приводит к диффузионному рассеиванию отраженной электромагнитной волны и формированию её плоского фронта.

Литература.

1.Кок У. Звуковые и световые волны.Изд.Мир.М.1966.С.159.

2.Оглоблин Г.В. Опыты со звуковыми и электромагнитными волнами: Учебное пособие. - Комсомольск на Амуре: Изд. КГПУ, 2001. -92с

Код для цитирования: Скопировать