Розсіяння електромагнітних хвиль на викривлених екранах скінченної товщини і діелектричних обтікачах антен - Автореферат

Національна академія наук України Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукУ роботі розглянуто задачу дифракції монохроматичної електромагнітної хвилі викривленим ідеально провідним екраном скінченної товщини, що знаходиться в нескінченному однорідному ізотропному просторі, а також задачу про випромінювання апертурної антени в присутності діелектричного обтікача. Розглянуто розсіювачі різної геометрії (круговий диск, сферичний екран скінченної товщини та еліптична вирізка з сферичного сегменту скінченної товщини), що збуджуються плоскою електромагнітною хвилею або горизонтальним електричним диполем. Задача про випромінювання апертурної антени в присутності обтікача в двовимірній постановці вирішується через розвязання відповідного обємного інтегрального рівняння, а в тривимірній постановці - через використання теорії дзеркальних відображень та подальшій високочастотній апроксимації поля плоскої хвилі, що розсіяне на симетризованому обтікачеві. Для проверки адекватности предложенного метода решения указанного класса задач был выполнен ряд проверок: внутренней сходимости метода по значениям эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) и значениям модулей поверхностных токов, выполнения условия нулевого поля на вспомогательных поверхностях, условия Майкснера при приближении к кромке экрана и т.д. При этом впервые для конкретных расчетов использовалась модель, представляющая антенну в виде отверстия в идеально поглощающем (по Макдональду) экране с заданным амплитудно-фазовым распределением и позволившая с помощью леммы Лоренца и принципа зеркальных изображений свести исходную задачу к задаче о дифракции плоской электромагнитной волны на симметризованной диэлектрической оболочке, уже в отсутствие материального экрана.Зокрема, такими екранами можуть бути елементи конструкцій антен (наприклад, контр-рефлектори) або розсіюючі поверхні різних радіолокаційних цілей. Елементи конструкцій антен, а також радіолокаційні розсіювачі, що застосовуються на практиці, часто мають досить довільну форму (не обовязково тіла обертання), тому при розробці методів розрахунку характеристик розсіяння таких обєктів слід не тільки враховувати скінченну товщину екрана, а й застосовність цих методів до обєктів довільної форми. Іншою актуальною задачею теорії антен, при вирішенні якої можуть бути застосовані ті ж самі інтегральні зображення полів, є розробка методів розрахунку характеристик випромінювання та розсіяння антенних систем (зокрема, бортових) з обтікачами. Мета дисертаційної роботи полягає в аналізі процесів розсіяння електромагнітних хвиль викривленими ідеально провідними екранами скінченної товщини резонансних розмірів, а також діелектричними антенними обтікачами, що закривають апертурні антени, і в розробці методів розвязання відповідних задач. На основі аналізу полів випромінювання антен під обтікачами сферичної, параболічної і гострокінцевої форм запропоновано нові способи істотного покращення діаграм спрямованості антенної системи з обтікачем, що полягають в сегментації стінки обтікача матеріалами із різною діелектричною проникністю, а також вибором оптимальної відстані між апертурою антени і обтікачем (відповідна залежність деформації діаграми спрямованості антени під обтікачем має, як показано, нетривіальний характер).Проаналізовано методи аналізу впливу діелектричних обтікачів на характеристики випромінювання антен, зроблено висновок про необхідність розробки методів, що дозволяють врахувати внутрішньосистемні перевідбиття хвиль і проводити коректний розрахунок полів, що випромінюються апертурною антеною з обтікачем у бічному напрямку. В другому розділі розглядається задача розсіяння електромагнітної хвилі (залежність від часу -) на екранах, що представляють собою тіла обертання, - диску () скінченної товщини з поверхнею (рис. 1а) і екрані, який утворено перетинанням сферичного сегменту радіуса скінченної товщини і кругового циліндра з радіусом (рис. В дисертації крайову задачу для однорідних рівнянь Максвелла з ідеальними граничними умовами, розвязок якої відповідає умові випромінювання Зоммерфельда і умові Майкснера на гострих краях екрана, було переформульовано у вигляді інтегрального рівняння Е-поля першого роду (а у випадку диска також і у вигляді інтегрального рівняння Н-поля другого роду). ДЗВВ диска для (1 - диск товщиною , 2 - диск товщиною ) в залежності від кута падіння хвилі , що відлічується від вісі диска в-площині (а) і в Е-площині (б)У дисертаційній роботі отримано розвязок задачі, яка полягає в виявленні особливостей розсіяння електромагнітних хвиль викривленими екранами скінченної товщини резонансних розмірів і діелектричними обтікачами апертурних антен. Розроблено алгоритм регуляризації для розвязання інтегральних рівнянь Е-і Н-поля векторних задач розсіяння електромагнітних хвиль на екранах скінченної товщини, що мають ребра і, в загальному випадку, не є тілами обертання.

2. Основний зміст роботи