НАПРАВЛЯЮЩЕЕ ШТЫРЕВОЕ УСТРОЙСТВО ПОВЕРХНОСТНОЙ ВОЛНЫ

Полезная модель относится к радиотехнике, и может быть использована в качестве направляющих волноведущих устройств в антенной технике, радиолокации.
Известны радиолокационные станции на поверхностной электромагнитной волне (ПЭВ), содержащие преобразователи электромагнитной волны в поверхностную волну, линию передачи поверхностной электромагнитной волны, которые выполнены в виде антенны из одного или нескольких излучателей, расположенных на поверхности, выполненные в виде металлической или металлизированной конструкций произвольной формы и произвольного поперечного сечения (в том числе и в виде металлической сетки), линия передачи поверхностной волны представляет собой границу раздела двух сред и является продолжением подстилающей поверхности, [патент РФ на полезную модель №71448, кл. G01S 13/00 по заявке №2007138177 от 15.10.2007 г.].
Недостатком этой станции является ее низкая эффективность, обусловленная неэффективным возбуждением ПЭВ над ровной поверхностью и неэффективным согласованием подстилающей поверхности и линии передачи ПЭВ в месте их соединения.
Известны явления возбуждения поверхностной волны вблизи ровной границы раздела двух сред, одна из которых имеет отрицательную диэлектрическую проницаемость (металл, плазма), [Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Электродинамика сплошных сред. Наука, М. 1982. 528 с]. Однако ровная проводящая поверхность слабо и неэффективно поддерживает поверхностную волну.
Наиболее близким по технической сущности является устройство, [авторское свидетельство на изобретение SU №1730698 A1 от 30.04.1992 г, бюл. №16], являющееся прототипом данной заявки. Однако в данном устройстве, представляющем собой "слой" тонких металлических штырей, установленных нормально к проводящей поверхности, не поддерживается поверхностная волна.
Целью полезной модели является создание направляющего штыревого устройства для передачи поверхностной электромагнитной волны в радиотехнических системах на ПЭВ.
ka
kd
kh
k
Направляющее устройство поверхностной волны, содержащее проводящую поверхность и выступающие на ней проводящие цилиндрические штыри, отличающееся тем, что для поддержания и передачи поверхностной волны штыри расположены периодически с периодом  ≤ π/2, диаметры штырей  << 1, высота штырей  = 1, = 2π/λ, λ - длина волны в вакууме.
Направляющее устройство, фиг. 1а, поддерживает поверхностную волну благодаря особому механизму взаимодействия электромагнитных волн штыревой структуры. Структура поля над вершинами штырей представляет собой суперпозицию двух ТЕМ волн: одна распространяется по прямой между A и B, фиг. 1б, вторая представляет собой моду, возбужденную вдоль штырей. Результат интерференции этих волн при высоте штырей h=1/k и есть поверхностная волна.
lg
kh
0
0
На фиг. 2 показана зависимость уровня поля B, дБ=10  P/P от высоты штырей, где P - уровень мощности поля в приемном пункте при гладкой поверхности, P - уровень мощности при наличии на поверхности штыревого слоя. Видно, что при  = 1 имеет максимум B, дБ, т.е. возбуждается поверхностная волна.
Полезная модель может быть использована в антенной технике, радиолокации, информационных системах обмена по однопроводным направляющим системам в сетях железнодорожного транспорта, дефектоскопии при определении оптических характеристик металлов с помощью ПЭВ, различных сенсорных устройствах и других.
Заявка на патент подготовлена за счет гранта Российского научного фонда (проект №14-19-01079) в институте физического материаловедения СО РАН.