Эксперимент № 3: Определение геометрических параметров конструкции

Для того чтобы подтвердить правильность выбранного расстояния между пластиной с метаматериалом и прямоугольным волноводом, необходимо рассмотреть и другие возможные варианты. Выяснение наиболее подходящего зазора выполнялось экспериментальным путем. Так, был проведен расчет частотных зависимостей конструкции прямоугольного волновода с нагрузкой из метаматериала, покрытого ферритовой пленкой со значением проницаемости м=200, удаленной на 15, 20 и 25 мм от открытой части волновода. В результате были получены результаты, представленные на рис. 25.

Рисунок 25 График зависимости VSWR от частоты (F) при различных значениях расстояния от волновода до пластинки с грибовидным метаматериалом (в скобках указано расстояние до волновода 15, 20 и 25 мм — значение м=200).

Как видно из графиков, полоса частот, в которой волноводная нагрузка является согласованной, имеет большую ширину для расстояния 20 мм. Для расстояний 25 и 20 мм эффект согласования проявляется уже на частотах порядка 9,5 ГГц для обеих вариантов реализации. Однако стоит отметить, что при показателе 20 мм ширина полосы составляет около 1,75 ГГц, а для 25 мм это значение всего 1 ГГц. К тому же значения VSWR при расстоянии 20 мм являются минимальными относительно двух других вариантов конструктивного исполнения, а именно: минимальное значение VSWR = 1,19 при 20 мм. При значении расстояния 15 мм VSWR не опускается ниже 1,5, что говорит об отсутствии согласования.

Для составления более полной картины можно рассмотреть и графики коэффициента отражения S₁₁ (рис. 26). Аналогично данным, полученным из анализа VSWR, видно, что при расстоянии в 20 мм значение затухания наибольшее: на частоте F = 10,5 ГГц S₁₁ = -21,258, тогда как для 15 и 25 мм имеем только -12,72 и -17,298 соответственно.

По результатам эксперимента 2 было выяснено, что конструкция с метаматериалом дает наилучшие показатели касательно частоты и ширины полосы согласования при удалении от стенки волновода на 20 мм. Именно при таком расстоянии возможно получить лучшее значение коэффициента стоячей волны. Поэтому полученные ранее зависимости для разных значений коэффициента относительной магнитной проницаемости ферритового покрытия можно считать репрезентативными и достоверными.