Рассеяние коротких импульсов на импедансной поверхности - Дипломная работа

В настоящее время одной из ведущих тенденций в области военной радиолокации является создание устройств обеспечивающих заметное противодействие радиолокационному обнаружению специальных объектов. Однако в последнее время все больше внимания уделяется ударной радиолокации, т.е. радиолокации с использованием сигналов без несущей. При использовании РПМ в целях ухудшения радиолокационной заметности объектов против зондирующих сверхширокополосных сигналов (СШП) технология поглощения оказалась мало эффективна, в связи с тем, что радиопоглощающие материалы, при необходимо малой толщине, обладают достаточной узкополосностью. В связи с тем, что для увеличения полосы рабочих частот радиопоглощающего материала следует пропорционально увеличивать его толщину, решено было в качестве поверхности управляющей рассеянным полем структуру с переменным импедансом, которая судя по публикациям [15] должна обеспечивать достаточную широкополосность.Рассмотрим решение двумерной задачи рассеяния для импедансной плоскости в следующей постановке [6].Рис.2.1Расположим в точке наблюдения бесконечную нить магнитного тока. r - расстояние от точки наблюдения до точки находящейся посередине исследуемой поверхности. Таким образом, мы получили общее выражение для магнитного поля в точке наблюдения находящейся под углом j от нормали к исследуемой поверхности и на расстоянии r от точки излучения. Для сравнения частотных характеристик на рис.2.4 приведены зависимости коэффициента передачи? рассчитанные по формуле (2.17) для ИС (кривая 1) и для металлической поверхности (кривая 2) от частоты (для простоты расчетов Z0=1). Диаграмма рассеяния структуры, поверхностный импеданс которой описывается выражением (2.19), при воздействии на нее монохроматической волны? с частотой, на которой рассчитана эта ИС? показана на рис.2.5 Все диаграммы рассеяния, приведенные в этой работе, рассчитывались по формуле (2.21) [15].Рис.2.7. Рис.2.8. К пояснению смысла расчетного угла отраженияПри решении двумерной задачи, воспользовавшись леммой Лоренца, были получены следующие формулы: формула (2.15), которая необходима для оценки диаграммы направленности в дальней зоне. формула (2.14), которой можно воспользоваться, для оценки временных характеристик отраженных сигналов, при воздействии на исследуемую поверхность сигналов наносекундной длительности. формула (2.17), которая необходима для оценки частотной селективности импедансных рефлекторов. формула (2.26), которой можно воспользоваться, для оценки спектральных характеристик отраженных сигналов, при воздействии на исследуемую поверхность сигналов наносекундной длительности. Для уменьшения машинного времени возможны следующие пути: уменьшение полосы учитываемых спектральных составляющих (сужение полосы частот в которых функция подлежит интегрированию). На рис.2.11 приведен пример того, как изменяется временная диаграмма отраженного сигнала при сужении значащей полосы частот в несколько раз. На рис.2.11а приведена кривая, полученная при взятии обратного интеграла Фурье от спектральной плотности которая показана на рис.2.7 (кривая 2), при интегрировании учитывался спектр в полосе частот 1?60 ГГЦ, рис.2.11б - спектр учитывался в полосе 1?30 ГГЦ, рис.2.11в - спектр учитывался в полосе 1?20 ГГЦ, рис.2.11г - спектр учитывался в полосе 1?15 ГГЦ. На рис.2.12а приведена кривая, полученная при взятии обратного интеграла Фурье от спектральной плотности которая показана на рис.2.7 (кривая 2), при численном интегрировании учитывался спектр в полосе частот 1?60 ГГЦ, а частота выборок Df = 50 МГЦ; рис.2.12б - частота выборок Df = 100 МГЦ, рис.2.12в частота выборок Df = 500 МГЦ; рис.2.12г - частота выборок Df = 1 ГГЦ.Пусть на плоский рефлектор в однородном безграничном изотропном пространстве нормально его образующей (рис.2.13) падает плоская электромагнитная волна в виде короткого импульса. На его поверхности выполняются импедансные граничные условия Леонтовича, т.е. реализован импеданс, который не является функцией от координаты Х, обеспечивающий переотражение монохроматической волны (частотой f=f0) в заданном направлении (q=q0). Система координат выбрана таким образом, чтобы плоскость импедансного рефлектора совпадала с плоскостью Z = 0, а центр координатных осей совпадал с геометрическим центром поверхности. Так как выражение (2.30) обращается в нуль, следовательно, под оператором rot стоит градиент от некоторой скалярной функции j, тогда ? (2.32) также подставляя уравнение (2.32) в (2.31) получим Как известно, магнитный и электрический потенциалы в 3-х мерной декартовой системе координат определяются через поверхностные токи следующим образомС помощью выражений (2.60) ? (2.62) удобно проводить анализ временных характеристик? а также диаграмм рассеяния? Для построения частотных характеристик отраженных сигналов необходимо производить прямое преобразование Фурье? что конечное является главным недостатком данного метода? На рис.2.14 приведены временные диаграммы отраженных? в направлении q = 0, сигналов от импедансной структуры - а

Содержание

Введение

1. Обзор литературы

2. Решение задачи рассеяния импедансным рефлектором сверхширокополосного видеоимпульса

2.1 Постановка задачи

2.2 Решение задачи рассеяния для импедансного рефлектора

2.2.1 Двумерная задача

2.2.2 Анализ полученных результатов при решении двумерной задачи

2.2.3 Решение трехмерной задачи рассеяния для импедансной поверхности

2.2.4 Анализ полученных результатов при решении трехмерной задачи

3. Исследование частотных свойств реальных ребристых структур

3.1 Постановка задачи

3.2 Получение расчетных соотношений для строгого решения задачи рассеяния ребристой структуры

3.3 Результаты численных исследований

4. Экспериментальное исследование

4.1 Конструкция отражателей

4.2 Результаты экспериментальных исследований

5. Расчет экономического эффекта от использования программ

5.1Ожидаемый экономический эффект

5.2 Состав эксплуатационных расходов

5.2.1 Расходы на содержание персонала

5.2.2 Расходы на функционирование программы

5.2.3 Расходы на содержание зданий

5.2.4 Накладные расходы

5.3 Расчет экономии от увеличения производительности труда пользователя

5.4 Расчет затрат на этапе проектирования

5.5 Уточнение капитальных затрат на проектирование

5.6 Ожидаемый экономический эффект

6. Безопасность и экологичность работы

6.1 Анализ условий труда в лаборатории

6.2 Оценка тяжести труда

6.3 Расчет освещения

6.4 Воздействие электромагнитных полей на человека

6.5 Защита от СВЧ излучения

6.6 Пожарная безопасность

6.7 Охрана окружающей среды

Заключение

Список литературы

В настоящее время одной из ведущих тенденций в области военной радиолокации является создание устройств обеспечивающих заметное противодействие радиолокационному обнаружению специальных объектов. Одним из примеров этого является технология “СТЕЛС” с использованием радиопоглощающих материалов (РПМ). Однако в последнее время все больше внимания уделяется ударной радиолокации, т.е. радиолокации с использованием сигналов без несущей. При использовании РПМ в целях ухудшения радиолокационной заметности объектов против зондирующих сверхширокополосных сигналов (СШП) технология поглощения оказалась мало эффективна, в связи с тем, что радиопоглощающие материалы, при необходимо малой толщине, обладают достаточной узкополосностью. В связи с этим появилась задача поиска и синтеза некоторой структуры, которая по своим рассеивающим свойствам, в некотором секторе углов, являлась бы аналогом РПМ в более широком диапазоне частот. В связи с тем, что для увеличения полосы рабочих частот радиопоглощающего материала следует пропорционально увеличивать его толщину, решено было в качестве поверхности управляющей рассеянным полем структуру с переменным импедансом, которая судя по публикациям [15] должна обеспечивать достаточную широкополосность. Рассмотрим постановку задачи в следующем виде. Пусть на плоский рефлектор в безграничном изотропном однородном пространстве нормально его образующей падает плоская электромагнитная волна в виде короткого импульса. На его поверхности выполняются импедансные граничные условия Леонтовича, обеспечивающие переотражение монохроматической волны (частотой f=f0) в заданном направлении (j=j0).

, где - диагональный тензор импеданса: , Необходимо найти поле, рассеянное этой структурой.

Решение этой задачи будем вначале проводить в двумерной постановке, а потом? перейдем к трехмерной задаче.

Задачу будем решать в приближении физической оптики.