1.2. Среды с управляемым показателем преломления

К сплошным средам с управляемым показателем преломления относятся ферриты, сегнетоэлектрики и полупроводники. Изменение показателя преломления ферритовой среды происходит под действием магнитного поля. Известно, что при продольном намагничивании в такой среде наблюдается эффект вращения плоскости поляризации (эффект Фарадея), в связи с чем ферритовые линзы с продольным намагничиванием (вдоль оптической оси линзы) работают на волнах с круговой поляризацией. Поляризационные искажения поля на выходе таких линз отсутствуют только в том случае, если показатель преломления в слоях изменяется по гармоническому закону. При изменении по пилообразному закону искажения могут быть весьма существенными. При поперечном относительно направления распространения электромагнитной волны намагничивании также возможно управление показателем преломления, если распространяющаяся электромагнитная волна поляризована в плоскости, ортогональной направлению намагничивания. В [1] описаны искусственные диэлектрики на основе жидкостей с взвешенными мельчайшими металлическими частицами. В качестве жидкого диэлектрика используются нонан, гексан, гептан и другие подобные вещества. Металлические частицы имеют форму вытянутых эллипсоидов. В отсутствие каких-либо внешних воздействий они ориентированы хаотически и эффективная диэлектрическая проницаемость такого искусственного диэлектрика близка к диэлектрической проницаемости жидкости (=2). Ориентация металлических частиц достигается с помощью внешнего электрического поля. Если большинство частиц ориентировано большой осью в направлении вектора электрического поля электромагнитной волны, то эффективная диэлектрическая проницаемость возрастает. Показателем преломления можно управлять с помощью системы электродов, пронизывающих диэлектрик проводников или пропусканием ультразвуковой волны. Для предотвращения слипания металлических частиц жидкость должна циркулировать, а управляющее напряжение должно быть переменным.

Такие среды лучше подходят для использования в миллиметровом диапазоне волн. На более длинных волнах используются искусственные диэлектрики, выполненные в виде периодических структур. Ниже будет рассмотрена линза, построенная на основе управляемой среды в виде периодической системы из ферритовых стержней.

Анализ зависимостей (рис.3), характеризующих в широком диапазоне длин волн активность сред типа периодических систем из ферритовых стержней с различными геометрическими параметрами, показывает, что в области d=(0,6...0,7) значение Р изменяется в сравнительно небольших пределах. Это создает предпосылки для построения на основе таких сред широкодиапазонных управляемых линз [1]. Максимальные значения активности достигаются при диаметрах поперечно-намагниченных ферритовых стержней 2а=(0,25...0,28). Характерной особенностью рассматриваемых управляемых сред является также и то, что с уменьшением расстояния между стержнями (d< 0,6) при поперечном намагничивании активность быстро уменьшается. Резкое уменьшении активности при уменьшении диаметра стержней или периода системы совпадает с началом быстрого возрастания коэффициента связи. В области малых диаметров 2а и периодов d коэффициент связи существенно зависит от поляризации волны.

2.Методические указания к выполнению лабораторной работы

Цель работы-Ознакомление с конструкцией рупорнолинзовой антенны с электрическим сканированием луча, построенной на основе ферритовой управляемой линзы. Исследование характеристик и предельных возможностей управляемой ферритовой линзы.