Расчет плоскостной импедансной антенны (направитель - гребенчатый, длина волны - 32 мм), страница 4

2)                                                                                                                (9.11)         

Подставляя (9.10) и (9.11) в выражение для Zs, получим

3)                                                                                                               (9.12)

Из (9.12) видно, что условием существования поверхностной волны является реактивный (индуктивный) характер поверхностного сопротивления.

Плоскостная диэлектрическая антенна состоит из возбудителя в виде рупора или открытого конца волновода и направителя в виде плоского металлического экрана, покрытого тонким слоем диэлектрика.

Электромагнитная волна, выходящая из открытого конца волновода или из рупора с фазовой скоростью, равной скорости света, замедляется диэлектрической пластиной и превращается в поверхностную волну. Образование ее можно объяснить следующим образом. Электромагнитные волны, проникающие в слои диэлектрика, отражаются от поверхности металла и вновь выходят в воздух. В диэлектрике волны распространяются с фазовой скоростью, меньшей скорости света в воздухе. Электромагнитное поле в воздухе (являющееся результатом интерференции поля, распространяющегося непосредственно в воздухе и вышедшего из диэлектрического слоя) и электромагнитное поле в диэлектрике должны на поверхности диэлектрика удовлетворять граничным условиям. Следовательно, тангенциальная составляющая вектора Е поля, распространяющегося внутри диэлектрика, на его поверхности должна равняться (по амплитуде и фазе) тангенциальной составляющей вектора Е результатируещего поля, распространяющегося в воздухе, что возможно только при равенстве  фазовых скоростей этих полей. Замедление же  результатирующего поля ведет к образованию поверхностной волны. Структура поля поверхностной волны (волна электрического типа), возникающей вблизи поверхности плоского диэлектрического слоя, показана на (рис 9.12)

Поверхностная волна с точно такой же структурой поля может быть получена с помощью металлической ребристой системы. Плоская ребристая антенна состоит из возбудителя (например, пирамидальный рупор) и замедляющей направляющей системы в виде металлической гребенки, вблизи поверхности которой образуется поверхностная волна (рис 9.13). Гребенка представляет собой ряд чередующихся меду собой металлических (ребер) высотой h, толщиной τ и впадин (пазов) шириной ∆.

Замедление электромагнитных волн такой структурой весьма приближенно можно объяснить следующим образом. Два соседних выступа и впадина между ними образуют как бы короткозамкнутую на конце линию длиной h. Таким образом, возбуждаемая рупором волна распространяется вдоль линии, в которую через равные промежутки шириной  τ  включены короткозамкнутые шлейфы длиной h (рис 9.14)

Входное сопротивление идеальной короткозамкнутой линии (сопротивление в точках a,b ), определяемое по формуле Zвх=iWtg(κh) , является чисто реактивным и при h<λ/4 имеет индуктивный характер. При этом металлическая гребенка эквивалентна длинной линии с последовательно включенными в нее индуктивностями. В такой линии υ<c.

Предположив независимость поля в каждом пазу от координаты

(так как τ+∆<<λ), получим:

4)                                                                                                                (9.13)

Приравнивая правые части выражений (9.12) и (9.13), находим, что коэффициент ослабления поля поверхностной волны в направлении нормали к замедляющей поверхности

5)                                                                                                               (9.14)

Коэффициент замедления поверхностной волны

6)                                                                                                               (9.15)