Нестаціонарні електромагнітні поля вісесиметричних випромінювачів - Автореферат

Наприклад, збільшення точності вимірювань при підповерхневій радіолокації з метою дослідження льодового і снігового покриву, пошуку води, зондування морської чи земної поверхні ускладнюється обмеженням на верхню границю частот, що використовуються, через сильне згасання хвиль в провідних середовищах і в атмосфері. Зокрема, при розвязанні задач, в яких електромагнітні поля мають гармонічну або близьку до неї залежність від часу, широко використовується метод перетворення Фурє, що дозволяє позбутися часової змінної і, тим самим, значно спростити розвязання. Виходом із цього становища є зведення нестаціонарної електродинамічної задачі до рівнянь, що містять час в явному вигляді, тобто у розвязуванні задачі в часовому просторі. Серед них одним з найбільш перспективних вважається еволюційний підхід, суть якого полягає у введенні обмеження на геометрію задачі і в зведенні рівнянь Максвела до більш простих, що містять у незмінному вигляді залежності полів від часу і мають, можливо, цілу низку аналітичних розвязків, отриманих без використання перетворення Фурє за часом. Розвиток цього підходу щодо задач у вільному просторі відкриває широкі можливості для розрахунків відеоімпульсних випромінюючих елементів і систем та дослідження у часовому просторі фізичних процесів, що протікають у них.У Вступі викладається актуальність і обгрунтовується необхідність виконання роботи, її звязок з науковими програмами, визначена мета досліджень, сформульовані необхідні для досягнення поставленої мети задачі та методи їх розвязання, наведено нові результати та галузі їхнього можливого застосування. В Розділі 1 проведено огляд науково-технічної літератури за темою досліджень, визначені основні поняття нестаціонарної електродинаміки, фізичні властивості і повязані з ними галузі застосування надширокосмугових електромагнітних сигналів, основні характеристики випромінювачів нестаціонарних полів, а також нові невирішені задачі щодо випромінювання таких полів. В Розділі 2 “Еволюційні рівняння для нестаціонарних полів у вільному просторі” метод модового базису розвинуто для розвязання задач у вільному просторі. Вихідна система рівнянь Максвела, що доповнюється початковими і граничними умовами та умовою обмеженості енергії поля, шляхом відокремлення поперечних і повздовжніх компонентів поля та вилучення останніх зведена до системи матричних рівнянь відносно чотирьохвимірних поперечних векторів електромагнітного поля , де та - двовимірні вектори напруженості електричного та магнітного поля відповідно. Проектування рівнянь Максвела на модовий базис дозволяє отримати замкнену систему еволюційних рівнянь першого порядку в часткових похідних, яка зводиться до двох незалежних рівнянь у часткових похідних другого порядку, одне з яких описує розповсюдження Н-хвиль, а друге - Е-хвиль.Для розвязання поставленої в дисертації задачі випромінювання вперше використаний метод модового базису, в якому електромагнітні поля представляються у вигляді сукупності мод. У результаті була спрощена задача та збережена явна залежність параметрів ідеального середовища і полів від часу. Вперше за допомогою методу модового базису отримана система еволюційних рівнянь, що описують випромінювання та розповсюдження електромагнітних полів із довільною часовою залежністю в безмежному шарувато неоднорідному нестаціонарному середовищі без втрат. Для випадку ступінчастої часової залежності струму отримані аналітичні вирази для амплітуд усіх компонентів випромінюваного поля, що спостерігаються на великих відстанях від випромінювача, і явні вирази для довільних відстаней. Переваги методу модового базису виявилися в тому, що за допомогою його були отримані амплітуди всіх компонентів поля в явному вигляді на будь-яких відстанях від випромінювача, тоді як в літературі відомі вирази тільки для амплітуди поперечної електричної компоненти поля на великих відстанях від джерела.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ