Сеточные поляризаторы для миллиметровых волн
Авторы:
¹, ², ¹, ¹,
².
¹
²-СВЧ»
Докладчик: Алексей Александрович Довгань 1988г. 25 лет инженер -СВЧ», магистр СГТУ им.
*****@***ru
стендовый
Аннотация.
Рассмотрена модель сеточного поляризатора. Проведены теоретические и экспериментальные исследования сеточной структуры в терагерцовом диапазоне частот. Приведены зависимости рабочего ослабления поляризатора от периода сеточной структуры.
Ключевые слова: сеточный поляризатор, миллиметровые волны, ТГц.
Введение.
Современная терагерцовая техника активно развивается. Во многих устройствах антенной техники, электроники терагерцовых частот, радиорелейных линиях и других областях техники в настоящее время широко применяют сеточные структуры - проволочные сетки с различной формой ячеек и разной конструкции (одинарные, двойные, плоские, искривленные и т. д.), а также перфорированные металлические поверхности. Одним из направлений использования сеточных структур является использование в терагерцовой технике для создания поляризационных устройств [1,2]. Так же стоит отметить, что устройства с сеточными структурами имеют несомненные достоинства конструктивного, эксплуатационного и экономического характера.
Рис. 1. Серийный сеточный поляризатор, выпускаемый .
Теория и эксперимент.
Электродинамические свойства металлической сеточной структуры зависят от густоты перемычек, их толщины и от направления падения электромагнитной волны. Рассмотренная модель сеточного поляризатора представляет собой одномерную решетку с перемычками прямоугольной конфигурации. Анализ электродинамических характеристик поляризатора проведен методом конечных элементов в трехмерной модели, построенной в программе HFSS. Были проанализированы сеточные структуры с разным периодом (Рис. 2).
Рис. 2. Расчетное рабочее ослабление поляризаторов с шагом 120; 100; 80 мкм.
Как видно из полученных данных, пропорционально уменьшению периода решетки растёт рабочее ослабление расчетного поляризатора. Эти данные хорошо согласуются с общей теорией электродинамики сеточных структур [3].
В были созданы сеточные поляризаторы с шагом 100 мкм методом двухстороннего струйного травления [4]. Увеличенный вид поляризационной решетки приведен на Рисунке 3. Характеристики поляризационных решеток приведены в Таблице 1.
Таблица 1. Основные параметры разработанного образца поляризатора | |
Период решетки | 100 мкм |
Температурные характеристики | от -60 С до + 85 С |
Рабочее ослабление в диапазоне 110-170 ГГц | не менее 35 дБ |
Собственное ослабление в диапазоне 110-170 ГГц | не более 0,6 дБ |
Рис. 3. Фотография фрагмента сеточного поляризатора.
Измерения амплитудно-частотных характеристик проводились в диапазоне 110-170ГГц на комплексе, включающем в себя векторный анализатор Rohde&Schwarz ZVA-40, 2 преобразователя частоты Rohde&Schwarz WR06 ZVA-Z170 и квазиоптический тракт Ø 20 мм на основе лучевода (Рис. 4).
Рис. 4. Измерительная установка. Векторный анализатор Rohde&Schwarz ZVA-40, преобразователи частоты Rohde&Schwarz WR06 ZVA-Z170, металлодиэлектрический лучевод.
В данной работе измерялись параметр передачи S21 матрицы рассеяния и коэффициент стоячей волны (КСВ) при 2-х положениях поляризатора:
1. Когда вектор напряженности Е параллелен перемычкам (рабочее ослабление, Рис. 4).
2. Когда вектор напряженности Е перпендикулярен перемычкам (собственное ослабление, Рис. 5).
Рис. 4.Рабочее ослабление и КСВ сеточного поляризатора с шагом 100 мкм.
Рис. 5. Собственное ослабление и КСВ сеточного поляризатора с шагом 100 мкм.
Выводы.
В диапазоне 110-170 ГГц получены теоретические зависимости рабочего ослабления поляризатора на сеточной структуре от периода сетки. Построенная теоретическая модель для сеточной структуры с периодом 100мкм хорошо согласуется с экспериментальным образцом поляризатора. Ломанный характер экспериментальной кривой связана с неравномерностью отражения электромагнитной волны от образца поляризатора.
Библиографический список
1. К электродинамической теории решеток / Вайнштейн JI. A. // Электроника больших мощностей. М.: Наука, 1963, вып. 2. С.
2. , , , Якунин поляризации радиоволн в терагерцовом диапазоне частот //М.: Радиотехника. 20с.
3. Электродинамика сетчатых структур/ Конторович М. И., , Ферсман Г. А. // М.: Радио и связь. 19с.
4. , , Катушкин В. В., , Якунин диапазон частот: электронная компонентная база, вопросы метрологического обеспечения // Обзоры по электронной технике, Серия 1 Электроника СВЧ, Москва ЦНИИ «Электроника» 2012.
