Исследование влияния электродинамических параметров композиционного материала на характеристики отраженной от диэлектрического слоя волны

Переменные электродинамические параметры искусственных композиционных материалов определяют с помощью методов, которые позволяют одновременно измерять в свободном пространстве диэлектрическую и магнитную проницаемости в широкой полосе. При этом актуальны такие задачи, как отражение электромагнитной волны от границы диэлектрического слоя и моделирование сдвига фазы отраженной волны от пластины диэлектрика. В работе представлены результаты исследования влияния электродинамических параметров материала на характеристики отраженной от диэлектрической пластины волны. Приведены аналитические выражения для фазы отраженной волны при падении плоской волны под углом к пластине материала с переменными электродинамическими параметрами. С использованием матричного метода получены уравнения для расчета сдвига фазы отраженной волны. Установлено, что для падающих волн с векторами электрического поля, лежащими в плоскости падения (TM-волны) и перпендикулярными ей (TE-волны), наблюдается скачок сдвига фазы на π для электрической толщины пластины, кратной половине длины волны. Аналогичный скачок фазы фиксировали в случае падающей TM-волны вблизи угла Брюстера. Представлен анализ частотных зависимостей сдвига фазы, включавших скачок сдвига фазы и падение амплитуды на частоте, а также влияния потерь в материале пластины на сдвиг фазы отраженной волны. Результаты исследования угловой зависимости сдвига фазы отраженной волны от пластины диэлектрика в области угла Брюстера могут быть использованы при решении прикладных задач электродинамики (например, при разработке широкополосного пеленгатора).

1. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. — М.: Наука, 1973. — 720 с.

2. Сивухин Д. В. Общий курс физики. Оптика. — М.: Наука, 1980. — 792 с.

3. Лансберг Г. С. Оптика: учеб. пособие для вузов. — М.: Физматлит, 2003. — 848 с.

4. Калитиевский Н. И. Волновая оптика: учеб. пособие для ун-тов. — М.: Высшая школа, 1978. — 383 с.

5. Веселаго В. Г. Электродинамика материалов с отрицательным коэффициентом преломления / Успехи физических наук. 2003. Т. 173. № 7. С. 790 – 794.

6. Пригода Б. А., Кокунько В. С. Обтекатели антенн летательных аппаратов. — М.: Машиностроение, 1970. — 288 с.

7. Крылов В. П. Моделирование актуальных радиофизических задач прохождения волны через диэлектрический слой / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2014. Т. 80. № 9. С. 28 – 32.

8. Nicolson A. M., Ross G. F. Measurement of the Intrinsic Properties of Materials by Time-Domain Techniques / IEEE Trans. on Instr. and Measurement. 1970. Vol. IM-19. N 4. P. 377 – 382.

9. Беляев А. А., Романов А. М., Широков В. В., Шульдешов Е. М. Измерение диэлектрической проницаемости стеклосотопласта в свободном пространстве / Труды ВИАМ. 2014. № 5. С. 1 – 8.

10. Semenenko V. N., Chistyaev V. A. Measurement methods of complex permittivity and permeability of sheet samples in free space in microwave range / 20th Int. Conf. «Microwave & Telecommunication Technology»: collection of materials. — Sevastopol, 2010. P. 1091 – 1092.

11. Беляев А. А., Беспалова Е. Е., Паярель С. М. Установка для измерения коэффициента прохождения на сверхвысоких частотах неметаллических материалов при высоких температурах до 1200 °C / Труды ВИАМ. Композиционные материалы. 2017. Т. 60. № 12. С. 94 – 102.

12. Сусляев В. И., Журавлев В. А., Коровин Е. Ю., Землянухин Ю. П. Рупорный метод измерения электромагнитного отклика / Радиотехника. Телекоммуникация. Антенны. Микроволновые устройства. Доклады ТУСУРа. 2011. № 2(24). С. 227 – 230.

13. Калашников В. С., Жуковский В. И. К теории прохождения электромагнитной волны через плоские слои / Радиотехника и электроника. 1979. Т. 24. № 1. С. 171 – 173.

14. Rybin O., Abbas T. Broadband microwave measurements of relative permittivity and permeability of materials / Journal of Research (Science). Bahauddin Zakariya University (Pakistan). 2007. Vol. 18. N 3. P. 197 – 210.

15. Родс Д. Р. Введение в моноимпульсную радиолокацию. — М.: Советское радио, 1960. — 160 с.