Файл: Радиотехнические системы в ракетной технике..pdf

коэффициент отражения такой двухконтурной схемы соответствен­ но равны:

[6. 18]

Оптимальное согласование двухконтурного поглотителя при R= = R' = z0 и при компенсации мнимых составляющих импеданса обоих контуров

[6.20]

имеет своим условием

Равенство [6.20] выполняется при оптимальных размерах диполь­ ной решетки (даже в случае отсутствия потерь в Х/4-отрезке линии и при демпфирующем сопротивлении R' = 0).

Исследования зависимости входной проводимости г от относи­ тельной длины I диполей позволяют заключить, что:

— вещественная часть входной проводимости Re(y0) увеличи­ вается с уменьшением постоянной решетки а';

—увеличение ширины d дипольных полосок обратно пропор­ ционально их омическому сопротивлению;

—резонансная длина / диполей обратно пропорциональна уменьшению постоянной а';

—изменение постоянной решетки Ь' уменьшает взаимодействие диполей между собой;

—увеличение диэлектрической постоянной слоя диэлектрика

сокращает резонансную длину диполей пропорционально 1 V е *. Характерный ход кривых Re(y0) и Im(yo) показан на рис. 6.9. Расстояние решетки от металлического корпуса тела опреде­

ляется соотношением [6.13] при р=1.

* Т. е. введение диэлектрика s схему приводит к увеличению емкости резо­ нансного контура.

232

Для практического использования такого РПП чрезвычайно важно, чтобы его эффективность не очень сильно зависела от дли­ ны дипольных элементов и постоянной решетки а'. Эксперименты показывают, что при изменении I на ± 10% и а' примерно на ±15% отраженная энергия увеличивается менее чем на 10%.

0,2 Oft- 0,6 0,8 W

Относительная длина диполя 1/Л0

Рис. 6.9. Входная проводимость бес­ конечной простой дипольной решетки

(9=44,4°, *0= 3,2 см, е=1,08, R = 4 0 om)

При отклонении направления падения электромагнитной волны от нормали к поверхности РПП на угол 9, что эквивалентно па­ раллельному включению полного поверхностного сопротивления ди­ польной решетки zs с зависящим от 9 индуктивным сопротивле­ нием zl, входное сопротивление поглотителя

233

При вертикальной поляризации плоской электромагнитной волны в целях эффективного поглощения диполи должны быть ориенти­ рованы параллельно электрическому полю. В этом случае коэф­ фициент отражения по полю

cos? [6.22]

Ю 20 30 W 50 ВО Угол падения, град

а

Рис. 6.10. Коэффициент отражения простой решетки в функции угла падения электро­ магнитной волны (поляризация вертикаль­ ная, плотность распределения диполей опти­ мальная) :

а — диполи имеют резонансную длину; 6 — длина диполей отлична от резонансной (^Моопт “ 0,66);

диэлектрик с е =.1,08; -3,2 см; параметры про­ стой решетки; а'/Доопт -0,435, Ь' Д0 —0,935

Коэффициент отражения РПП по мощности в указанных усло­ виях * определяется выражениями [6.21 и 6.22]:

* г и zs имеют вещественные значения, если резонансная длина диполей

/« V 2.

234

Значения коэффициента отражения в функции угла падения волны показаны на рис. 6.10. Как видно из рис. 6.10а, при хорошо согласованном покрытии (zs~z0) с резонансной длиной диполей /«Xо/2 отражение энергии менее 2 % по мощности может быть по-

Угол падения

Рис. 6.11. Изменение коэффициента отражения простой дипольной решетки в зависимости от угла падения электромагнитной волны:

лучено в диапазоне углов падения от 0 до 40°. Использование в решетке расстроенных диполей в настоящее время не позволяет определить коэффициент отражения.

Для исключения дифракции на дипольной решетке при гори­ зонтальной поляризации облучающей волны * постоянные ди­ польной решетки должны удовлетворять следующим требованиям:

рис. 6.11, Ь'>Хо/2. В связи с этим зазоры решетки взаимно сме­ щены на Ь'/2 (дифракция в этом случае изменяется при почти по­ стоянном входном сопротивлении покрытия). Для горизонтально поляризованных волн по мере возрастания ср наблюдается быстрое

* Т. е. вторичное излучение определяется только законами геометрической оптики.

235

увеличение отражения. При этом в сторону источника первичного излучения отражения энергии может и не быть.

Для согласованного РПП связь между коэффициентом отраже­ ния и углом поляризации ф выражается следующим образом:

Изменение коэффициента отражения для простой решетки в зави­

ментов простых решеток для 1~Хо12 и различных постоянных а', Ь' простой дипольной решетки представлено на рис. 6.13.

Для дальнейшего увеличения частотного диапазона резонанс­ ного РПП интерференционного типа можно ввести дополнительную дипольную решетку на расстоянии Х/8 от металлической поверхно­ сти. Эквивалентная схема такого (трехконтурного) поглотителя со­ держит два последовательных резонансных контура Lb Cj, Ri и

U, С2, R2 (рис. 6.14).

Сопротивления потерь и резонансная частота обоих контуров

Изменение коэффициента отражения в зависимости от длины вол­ ны приведено на этом же рисунке. Между двумя точками согласо­

вания = 1 и -у- = 2^ отражение незначительно увеличивается

(до 16% по полю). Как следует из рис. 6.14, замена дипольных

236

Ю

СО

решеток однородными резистивными пленками сужает диапазон-

ность РПП.

Зависимость между резонансной длиной диполей и постоянными простых решеток данной схемы РПП без учета взаимовлияния диполей друг на друга определяется линейными соотношениями:

Рис. 6.14. Зависимость коэффициента отражения многослой­ ных и дипольных резонансных РПП от длины волны (трехконтуриая схема, s=l)

Рассмотренное радиопоглощающее покрытие широкого приме­ нения не находит вследствие нетехнологичности его производства.

6.6. Разработка радиопоглощающих материалов

Высокие скорости полета ракет обусловили необходимость соз­ дания противорадиолокационных материалов, способных при отно­ сительно малом весе выдерживать высокие аэродинамические и температурные нагрузки, которые имеют место при движении го­ ловных частей в плотных слоях атмосферы. Радиопоглощающие материалы, разработанные за рубежом для этих целей и для ма­ скировки наземных объектов, представляют собой металлические и керамические материалы, а также пластические массы различ­

ных типов.

Среди широкодиапазонных радиопоглощающих материалов большое распространение получили керамические ферритовые ма­

238

териалы. Покрытия из таких материалов обычно имеют небольшую толщину и отличаются устойчивостью к резкому изменению усло­ вий окружающей среды. При этом тонкий слой однородного ферри­ тового материала (много меньше длины волны), покрывающий ме­ таллическую поверхность, сохраняет свои положительные свойства. Например, при толщине ферритового слоя d = 0,83 см в диапазоне частот 30—300 Мгц коэффициент отражения по полю составляет меньше 10%.

Если ферритовый слой находится на небольшом расстоянии от металлической поверхности, то возможно смещение полосы пропу­ скания РПП в сторону высоких частот. Так, при толщине ферри­ тового слоя 0,7 см, ширине воздушного слоя 1,8 см диапазон рабо­ чих частот для г< 10% составляет 40—800 Мгц.

Рабочий диапазон частот в сторону коротких волн может быть расширен за счет разделения ферритового слоя на два слоя (трех­ слойное РПП), отличающихся друг от друга толщиной: тонкий ферритовый слой отделен от толстого, лежащего на металлической

диапазон рабочих частот составлял 20—900 Мгц (толщина первого ферритового слоя 0,2 см, воздушного слоя 4 см, второго феррито­ вого слоя 0,54 см).

Диапазоны рабочих частот различных никель-цинковых ферри­ тов, нанесенных непосредственно на металлическую поверхность, приведены в табл. 6.4. Как следует из таблицы, диапазон рабочих частот ферритовых РПП существенно зависит от технологии про­

239