ЭЛЕКТР ДИПОЛІНІҢ СӘУЛЕЛЕНУІНЕ ОРТАНЫҢ КИРАЛЬДЫЛЫҒЫНЫҢ ӘСЕРІ

Калиева Айдана Даулеткелдыевна , радиотехника,электроника және телекоммуникация мамандығының магистранты

Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті, Астана

Бұл мақала ортаның киральдылық көрсеткішінің шексіз изотропты киральды ортада орналасқан электр диполінің ортаның киральдылық көрсеткішіне әсерін зерттеуге арналған.

Эта статья посвящена изучению влияния параметра киральности среды на излучение электрического диполя, расположенного в безграничной изотропной киральной среде.

This article is devoted to the study of the impact parameter of miraleste environment an electrical dipole placed in infinite isotropic chiral media.

Радиолокация, радиобайланыс және басқа да радиоэлектронды жүйелердің жасалып шығарылуына қойылатын үнемі өсіп келе жатқан талаптарға сәйкес, жасалатын құрылғылардың техникалық сипаттамаларын есептеу әдістері мен теориялық үлгілерін күрделендіріп, жетілдіріп отыру қажет. Мұндай жүйелердің маңызды элементі құрылымына ерекше назар аударуды қажет ететін антенна болып табылады. Бұл антеннаның сәулеленуі сипатына қоршаған ортаның біршама әсер көрсетуімен байланысты.

Әртүрлі табиғи және жасанды біртекті емес орталарда электромагнитті толқындардың сәулеленуі мәселесі, сондай-ақ, мұндай антенналардың сипаттамаларын есептеудің адекватты теориялық үлгісін жасап шығару әлі күнге дейін радиофизиканың өзекті міндеттерінің бірі ретінде қарастырылады [1,2,3].

Электромагнитті толқындардың сәулелену мәселесі ауқымды әрі көпқырлы болғандығы сондай, практикалық қолданысына қарай ол ерекше теориялық тұрғыдан қарастыруды қажет ететін жеке зерттеулер түрінде берілуі керек. Осылайша, соңғы кезде әлемде аса жоғары жиілікте кеңістіктік дисперсияға ие болатын жасанды композитті орталарды зерттеулер қарқынды жүргізіліп жатыр [4,5,6]. Мұндай орталарға өлшемдері толқын ұзындығынан кішкентай келетін айналы – ассиметриялы пішінді өткізгіш орталарды (мысалы, цилиндрлер, ашылған сақиналар, спиральды өткізгіштігі бар сфералар, -бөлшектер, - бөлшектер және т.б.) изотропты магниттті диэлектрикке біркелкі етіп орналастыру жолымен жасанды қалыптастырылатын киральды орталар жатады (сурет -1). Ортада кеңістіктік дисперсия болу үшін, ондағы бөлшектер толқын ұзындығы ретті қашықтықта орналасуы қажет.

Сурет 1 –Сымтемірден жасалған киральды пішіндер

Киральды құрылымдардағы электромагнитті қасиеттерді зерттеуге деген қызығушылық ең алдымен оларды аса жоғары жиілікті техникада қолдану мүмкіндігімен байланысты. Киральды ортадағы кросс-поляризация құбылысы жиілікті және поляризациялық - селективті фильтрлер, поляризация өзгерткіштері, жиілікті-селективті қорғаныс экрандарын және т.б. жасауға мүмкіндік береді.

Kиральды орта кезеңді орналасқан және бейберекет бағытталған өткізгіш ассиметриялы пішінді бөлшектердің қатты диэлектрлі негізге қосылуы нәтижесінде түзілетін жасанды материал. Қойылған міндет көрсеткіштеріне қарай, киральды орта электромагнитті толқындарды сіңіруге де, күшейтуге де қабілетті болып табылады. Күшейту қабілеті аса жоғарғы жиілікті диапазондағы тиімді антенна жүйелерін жасау үшін қолданылуы мүмкін. Сіңіру қасиетін аса жоғарғы жиілікті диапазондағы ұшу аппараттарының аз шағылыстыратын әрі жасырын қаптамаларын жасау келешегімен байланыстырады [1, 2].

Оң бұрандалы спиральдар негізіндегі келесі материалдық теңдеулермен берілетін заңдылықтарға бағынатын киральды ортаны қарастырайық [1]:

D = εε₀ E - iχ√ ε₀ µ₀H, (1);

B = µµ₀ H+ iχ√ ε₀ µ₀E (2).

мұнда ε₀ и µ₀ — электрлі және магнитті тұрақтылар, χ —киральдылық көрсеткіші (магнитті диэлектрлі орта жағдайында χ = 0), ε және µ - диэлектрлі және магнитті өткізгіштердің салыстырмалы көрсеткіштері. Мұндай киральнды ортада кейбір координаталы нүтелерінде {k₀r = 0, φ₀ = 0, k₀z₀ = 0} (k₀ = ω/c — толқын саны, с — вакуумдағы жарық жылдамдығы, ω — айналмалы жиілік) қарапайым электр диполі орналасады делік. Жұмыс формулаларын қолдана отырып [3], киральды ортаның бірнеше үлгілері үшін электр диполінің сәулелену ерекшеліктерін талдаймыз: ε = 3,5, µ = 2,2, ал киральдылық көрсеткіштері χ = 0; 0,3; 0,6; 0,9.

Әрбір жағдайда киральдылық көрсеткішінің төрт мәні қарастырылды: тұтас сызық χ = 0; пунктир χ = 0,3; қысқа пунктир χ = 0,6; штрих-пунктир χ = 0,9. Электрлі өріс Е* = I₀^elk₀²ή₀, өлшеміне қалыптанған, ал магниттік өріс - H* = I₀^elk₀², мұнда ή₀ – бос кеңістік импедансы, l – диполь өлшемі, I₀^e – дипольдағы электр тогы амплитудасы. Киральды ортада өрістің таралуы күрт өзгереді, мұнда киральдылық көрсеткіші жоғарылаған сайын осцилляция саны да артады. Ортада киральдылық болуы салдарынан өрістердің жеке құрамдас бөліктері (координаталардың кейібр мәндері үшін) бірнеше есеге әлісреуі мүмкін. Мұндай жағдай барлық координаталарға тәуелділікте өрістің басқа да құрамдас бөліктері үшін байқалады. Магнитті диэлектрлі орта жағдайында магниттік өрістің кернеуінің радиальды және ұзына бойы құрамдас бөліктері, сондай-ақ электр өрісі кернеуінің азимутальды құрамдасы сәулеленбейді, ал киральды ортада өрістің барлық алты құрамдастары болады. Сондықтан өріс модулі киральды ортада жоғарылауы да, төмендеуі де мүмкін.

Осылайша, сәулелендіргіш жүйенің көрсеткіштерін белгілі бір үлгіде таңдай отырып, электромагнитті өрістің күшею мен жұтылуын болжауға болады.

Жоғарыда айтылғандарды тұжырымдай отырып, жақын орналасқан жасанды және табиғи текті тегіс, цилиндрлі немесе сфералы әртекті құрылымдардағы электромагнитті толқындардың антеннелармен сәулелену сұрақтарын жалғастыра зерттеу қазіргі заманғы көптеген практикалық ұсыныстарға байланысты өзекті болып табылады деп қортындылауға болады.

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі:

1. Третьяков С.А. Электродинамика сложных сред: Киральные, би-изотропные и некоторые би-анизотропные материалы // Радиотехника и электроника.1994. Т. 39, № 10. С. 1457-1470.

2. Шевченко В.В. Моды в киральных волоконных световодах // Радиотехника. 1994. № 2. С. 80—84.

3. Неганов В.А., Осипов О.В. Отражающие, волноведущие и излучающие структуры с киральными элементами. —М.: Радио и связь. 2006. 280 с.

4. Кравченко В.Ф. Электродинамика сверхпроводящих структур. М.: Физматлит, 2006. — 280 с.

5. Каценеленбаум Б.З., Коршунова Е.Н., Сивов А.Н., Шатров А.Д. Киральные электродинамические объекты // Успехи физических наук, 1997. — Т.167. — №11. —С.1201-1212.

6. Шевченко В.В. Дифракция на малой киральной частице // Радиотехника и электроника. 1995. Т. 40, № 12. С. 1777-1789.