Файл: Каплун, В. А. Обтекатели антенн СВЧ (радиотехнический расчет и проектирование).pdf

ных самолетных обтекателях: однослойные, многослойные (компенса­ ционного и согласующего типов не сложнее семислойных), монолитные с реактивными согласующими решетками, многослойные с реактив­ ными решетками, стенки с плавным изменением показателя пре­ ломления и т. п.

7.2. ОБТЕКАТЕЛИ ДЛЯ РАБОТЫ В УЗКОМ ДИАПАЗОНЕ ВОЛН

Для самолетных обтекателей, предназначенных для работы в срав­ нительно узком диапазоне сантиметровых волн при широком секторе углов падения (от 0 до 70—85°), свойственных современным формам обводов, перспективными являются многослойные конструкции стенок, в том числе и с реактивными решетками в силовых слоях, позволяющи­ ми увеличить толщины силовых оболочек и тем самым повысить проч­ ность всей конструкции.

Рис. 7.1. Эквивалентные схемы многослойных диэлектрических стенок:

а — семнслойиая; б — пятнслойная.

Ниже рассмотрено применение изложенных в гл. 3 приближенных методов к синтезу наиболее, приемлемых для самолетных обтекателей многослойных диэлектрических стенок: семислойных, пятислойных,

(рис. 7. 1, а) можно получить следующее приближенное соотношение

Нули этого выражения, определяющие максимумы коэффициента прохождения, получаются при следующих условиях:

207

Первому условию соответствует толщина плотных слоев, равная полуволне. На практике для волн длинее 15 мм этот случай не прием­ лем, поскольку вся стенка оказывается слишком громоздкой, и обте­ катель тяжелым*. Использование же таких конструкций на более ко­ ротких волнах наталкивается на технологические трудности в связи с жесткими производственными допусками.

Второе и третье условия определяют электрические толщины слоев малой плотности (ф2 и ф4) при заданной электрической толщине сило­ вых слоев (фх) и углах компенсации Ѳх и Ѳ2. Для нахождения толщин

имея в виду связь между геометрической и электрической толщинами (между ф и d).

дения в диапазоне углов соответствуют стенкам меньшего порядка. Аналогично получается соотношение для стенки пятпслойной

структуры (рис. 7.1, б):

Первому условию соответствует толщина плотных слоев, равная полуволне; такой конструкции обтекателей свойственны все ограни­ чения, оговоренные выше. Второе условие определяет электрическую толщину слоев с малой плотностью ф2 при заданной электрической толщине силовых слоев фх. По известным фх и ф^, а также величине диэлектрической проницаемости материала слоев определяются их геометрические толщины d1 и d 2. При условии фх + ф2 = я/З (или 2л/3) для угла падения Ѳх и полном согласовании стенки при угле паде­ ния Ѳ2 за счет рационального выбора толщины среднего слоя** диэ-

*Такие обтекатели могут найти использование в наземных условиях.

**Это можно сделать с помощью диаграммы полных сопротивлений.

208

лектрыческая стенка будет иметь два минимума коэффициента отра­ жения R 1JX (при 0 J и Ѳ2), что обеспечивает для нее высокий коэффи­ циент прохождения в широком секторе углов падения, свойственном современным обтекателям. -

Данный приближенный метод синтеза позволяет достаточно просто выбирать размеры семислойных или пятислойных конструкций стенок проектируемого обтекателя. Для уточнения характеристик прозрач­ ности необходимо проводить контрольный расчет (например, методом эквивалентных линий). Если при этом характеристики не удовлет­ воряют требованиям прозрачности, следует проводить дополнитель­ ную корректировку, задаваясь либо новыми значениями толщин слоев, либо новыми углами компенсации Ѳ( и 02.

Рис. 7.2. Эквивалентные схемы многослойных диэлектрических стенок с реактивными решетками.

Рассмотренный метод чрезвычайно удобен на начальной стадии разработки обтекателей, когда еще окончательно не определена ни конструкция стенки, ни ее основные размеры и требуется прикинуть возможные варианты и основные ожидаемые характеристики.

Если данный метод синтеза по каким-либо причинам не приемлем, следует пользоваться более строгими методами: например, методами, применяемыми при синтезе ступенчатых переходов (гл. 3, § 3), кривы­ ми постоянной отраженной мощности (гл. 3, § 4) и т. п.

Рассмотрим далее многослойные стенки с реактивными решетками. Приближенный расчет параметров трехслойных стенок с реактив­ ными решетками в силовых слоях (рис. 7.2) можно осуществить с по­ мощью выражения для коэффициента прохождения, аналогичного

(7.1):

Нули данного выражения имеют место при

1)е—/‘2<р*= 1, т. е. ф1 = 0,

2)е—/2 <фі+ ф.) = — 1, т. е. фі-Е фа = п - | - ,

где п = 1, 3, 5,...

210

2p

^ - = 2,2-10-3 A.

Для получения хорошей прозрачности при двух видах поляриза­ ции падающей на данную стенку электромагнитной волны (параллель­ ной и перпендикулярной) определение параметров слоев должно про­ водиться так, чтобы первое условие выполнялось при угле падения Ѳх для перпендикулярной поляризации, а второе — при угле Ѳ2 для параллельной поляризации. При этом лучшая прозрачность синте­ зируемой стенки в широком секторе углов падения получается при Ѳ2 < Ѳх; угол Ѳ2 должен лежать в пределах сектора 0—50°, а Ѳх — в пределах 50—75° (в зависимости от формы и назначения обтекателя).