Статистичний аналіз та синтез випромінюючих систем в зоні Френеля - Автореферат

Харківський національний університет радіоелектроніки Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наукРозроблено розділ статистичної теорії ВС, який стосується середніх локальних характеристик поля в зоні Френеля сфокусованої ВС з круглою апертурою за наявності флуктуацій поля збудження. Досліджено особливості просторового розподілу середньої інтенсивності електромагнітного поля за наявності флуктуацій фази джерел різного походження. Розвинуто загальний підхід до постановки і розвязання задач синтезу ВС за заданим, в загальному випадку тривимірним, розподілом електромагнітного поля в зоні Френеля з врахуванням флуктуацій амплітудно-фазового розподілу (АФР), які формулюються в статистичній постановці. Показано, що розроблений підхід стосовно синтезу дискретних ВС - лінійних антенних решіток з широкими провалами в ДС за наявності флуктуацій струмів збудження - у разі малих, менше 0.5l, міжелементних відстаней дозволяє одержати значно велику глибину провалу в діаграмі спрямованості в порівнянні з відомими методами. В диссертации развита статистическая теории ИС (СТИС) для зоны Френеля: прямые задачи - разработка раздела СТИС, относящегося к средним характеристикам электромагнитного поля апертурных ИС; обратные задачи - разработка метода синтеза ИС по заданным характеристикам электромагнитного поля в зоне Френеля с учетом флуктуаций в амплитудно-фазовом распределении источников.В наш час значимість багатьох проблем, таких як радіозвязок і радіолокація на малих відстанях, забезпечення електромагнітної сумісності радіоелектронних засобів (РЕЗ), захист біологічних обєктів від опромінення електромагнітним полем постійно зростає через збільшення потужностей випромінювання РЕЗ, підвищення чутливості їх приймальних пристроїв і особливо у звязку із зростанням електричних розмірів їх випромінюючих систем - антен. У звязку з цим задачі розробки математичних моделей електромагнітного поля в зоні Френеля ВС, які більш повно враховують реальні умови їх функціонування, а також створення випромінюючих систем, призначених для формування заздалегідь заданого просторового розподілу електромагнітного поля в цій зоні, і, відповідно, розробки методів обчислення таких ВС, тобто методів їх синтезу і оптимізації як найвагоміших для практики, стають все більш актуальними. Все сказане зумовлює необхідність проведення наукових досліджень за двома напрямками: а) вивчення статистики поля в зоні Френеля апертурних випромінюючих систем, б) розробка теорії синтезу ВС за заданими характеристиками електромагнітного поля в зоні Френеля, у тому числі і із урахуванням флуктуацій амплітудно-фазового розподілу джерел. Метою даної дисертаційної роботи є розвиток статистичної теорії ВС (СТВС) в зоні Френеля: прямі задачі - розробка розділу СТВС, що стосується середніх характеристик електромагнітного поля апертурних ВС; обернені задачі - розробка методу синтезу ВС за заданими характеристиками електромагнітного поля в зоні Френеля з урахуванням флуктуацій в амплітудно-фазовому розподілі джерел. Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що на основі детермінованої і статистичної теорії ВС для дальньої зони, а також теорії некоректних задач математичної фізики, розвинута статистична теорія ВС апертурного типу для зони Френеля і розроблено загальний підхід до постановки і розвязання задач синтезу ВС за заданими характеристиками електромагнітного поля у френелівській і дальній зонах, у тому числі і з урахуванням флуктуацій АФР джерел, а саме: 1.При цьому слід зазначити, що, якщо при аналізі кутового розподілу поля на фокальній сфері для оцінки характеру його можна скористатися відомими співвідношеннями, отриманими для дальньої зони (величина і ширина головної пелюстки, положення і рівень перших бічних пелюсток і т. д.), то аналогічних співвідношень, що належать до поздовжнього розподілу, в літературі немає. Що стосується синтезу ВС за заданим просторовим розподілом поля в зоні Френеля або за заданим розподілом по одній координаті із одночасним контролем розподілу вздовж другої, то він відсутній. Вважалося, що фазові флуктуації породжені одним з чотирьох взаємно незалежних механізмів і розглядалися: фазові флуктуації (випадкові помилки), лінійні, квадратичні або кубічні квазідетерміновані фазові флуктуації. Детальний аналіз кутового і поздовжнього розподілів середньої інтенсивності поля, який для малих флуктуацій при і провадився аналітично, а в решті випадків - на підставі числових розрахунків, виявив найважливіші риси залежності характеру цих розподілів від відстані фокусування і статистичних параметрів фазових флуктуацій - дисперсії і радіусу кореляції. Наявність фазових флуктуацій при рівномірному амплітудному розподілі призводить до збільшення ширини головної пелюстки кутового розподілу середньої інтенсивності на фокальній сфері на 13-17% для значень дисперсії порядку 0.1-0.5 і радіусах кореляції близько 0.5-0.7 в порівнянні з випадком, коли флуктуації відсутні.

2. Основний зміст роботи