Большая советсткая энциклопедия Периодическая структура

Периодическая структура

Периодическая структура в технике СВЧ, структура (система), совмещающаяся сама с собой при параллельном переносе на некоторое конечное расстояние. Минимальная величина этого расстояния d называется периодом. Строго говоря, П. с. бесконечны и служат идеализированными моделями для теоретического изучения реальных объектов. На практике применяются ограниченные участки П. с., которые условно также называются П. с. По числу независимых направлений переноса П. с. различают одномерно, двумерно и трёхмерно периодические структуры — ОПС, ДПС и ТПС (рис. 1, 2). ОПС и ДПС применяются в качестве замедляющих систем, антенн, дифракционных решёток; ДПС и ТПС используют для создания линз, призм и др. устройств, определяющих направление распространения электромагнитных волн.

Любую составляющую А электрического и магнитного полей в точке П. с. с координатой z (направления периодичности П. с. и оси Z совпадают) можно представить в виде ряда

каждое слагаемое которого называется пространственной гармоникой. Здесь a_m — амплитуда пространственной гармоники, которая зависит от формы П. с.; (w — круговая частота электромагнитных колебаний; t — время; b_m = b+ (2pm/d) — волновое число m-той пространственной гармоники; i — мнимая единица. Основные характеристики П. с.: коэффициент замедления пространственных гармоник n_т = b_m•c/w, совпадающие по определению с коэффициентом преломления в оптике и численно равные отношениям фазовой скорости волны в свободном пространстве с к фазовым скоростям гармоник в П. с. w/b_m; групповая скорость dw/db_m, направление которой совпадает с направлением переноса энергии электромагнитных волн; дисперсия, характеризующая зависимость коэффициента замедления n от длины волны (в свободном пространстве (см. также Дисперсия света). По значению коэффициент замедления определяют фазовую скорость волны, а по дисперсии можно судить о групповой скорости. Фазовые скорости и коэффициенты замедления пространственных гармоник различны, а их групповые скорости одинаковы.

В электронных приборах СВЧ, использующих П. с. в качестве замедляющих систем, скорость электронов обычно близка к фазовой скорости волны, а от групповой может отличаться не только по значению, но и по направлению. Совпадение направлений фазовой и групповой скоростей волны (положительная дисперсия) характерно для режима усиления колебаний, противоположные направления этих скоростей (отрицательная дисперсия) — для режима генерирования их.

Лит.: Айзенберг Г. 3., Антенны ультракоротких волн, М., 1957; Тараненко З. И., Трохименко Я. К., Замедляющие системы, К., 1965; Силин Р. А., Сазонов В. П., Замедляющие системы, [М.], 1966.

Р. А. Силин.