Збудження та випромінювання електромагнітних полів регулярними і нерегулярними хвилевідно-щілинними структурами - Автореферат

Каразіна в період з 1981р. по 2004р., результати яких ввійшли до наукових і науково-технічних звітів 27 науково-дослідних робіт, серед яких, зокрема “Дослідження та створення корабельних багатофункціональних антенних постів” (1983-1985рр.) та дослідження у напрямку розвязання задач розсіяння електромагнітних хвиль і нестаціонарних полів на регулярних та нерегулярних щілинних структурах при наявності діелектричних включень (номери держреєстрації 01900031388 (1990р.), UA01008660P (1992р.), 0194U018564 (1994р.), 0197U001220 (1996р.), 0197U015778 (1997р.), 0100U003346 (2000р.), 0101U002802 (2000р.), 0102U000356 (2002р.), 0103U004243 (2003р.)). Метою роботи є розвиток теорії та побудова фізико-математичних моделей випромінюючих елементів та їх систем на базі хвилевідно-щілинних і смужкових структур, які збуджуються гармонічними, широкосмуговими й нестаціонарними електромагнітними полями, придатних для проведення багатопараметричних розрахунків електродинамічних характеристик, аналізу та виявленню фізичних властивостей випромінюваних полів, а також вироблення практичних рекомендацій щодо удосконалення діючої та розробки новітньої елементної бази випромінюючих систем та пристроїв НВЧ і КВЧ діапазонів. · Розвинути метод наведених магніторушійних сил для розрахунку електродинамічних характеристик багатоелементних, багаточастотних випромінюючих систем поперечного випромінювання та систем типу "витікаючої хвилі" для щілин довільної електричної довжини і непрямокутної конфігурації та з різними матеріальними параметрами їх порожнин. · Розвязати задачі випромінювання широкосмугових і нестаціонарних полів плоскою смужковою щілиною, ширина якої змінюється вздовж неї, а також кільцевою і прямокутною щілинами в коаксіальному й прямокутному хвилеводах та системою таких щілин. Отримані рішення дозволяють проводити строгі теоретичні дослідження фізичних властивостей функціональних випромінюючих елементів, пристроїв і багатоелементних систем, що ґрунтуються на хвилевідно-щілинних структурах з довільними геометричними та матеріальними параметрами, і структурах на смужкових лініях передачі, збуджуваних гармонічними, широкосмуговими та нестаціонарними полями, та здійснити багатопараметричне моделювання й оптимізацію їх електродинамічних характеристик.При цьому система функціональних рівнянь, одержаних із умов неперервності тангенціальних складових магнітного поля на поверхнях щілин з урахуванням товщини стінки хвилеводу t, коли щілинна задача зводиться до розвязання задачі про звязок трьох електродинамічних обємів (порожнини хвилеводу “in”, обєму щілини “v” і зовнішнього обєму “ext”), має вигляд: , (1) де - тангенціальні складові магнітного поля, збуджуваного електричним полем на поверхнях щілин в кожному з обємів; N - кількість щілинних елементів у випромінюючій системі; m і n відповідають нумерації щілин з боку обєму “in”; m", n" - нумерація цих же щілин з боку обєму “ехт”; m, n, m", n" приймають значення від 1 до N; - електричні поля, що наводяться на відповідних поверхнях щілин, і які є вторинними джерелами електромагнітного поля в обємах “in”, “v”, “ext”. Тут (4) являють собою власні або взаємні провідності щілин, які зумовлені парціальними функціями розподілу поля на щілині у відповідних обємах; Vqm(n)(m?)(n?) - напруга на щілинах, яка відшукується; - парціальні магніторушійні сили на щілинах m і m" відповідно; dmn, dm?n? - символи Кронекера; Sm(m")-поверхня щілини m(m"). Застосування для розвязання інтегрального рівняння принципово нового щодо щілинних задач наближеного аналітичного методу усереднення дозволило одержати, на відміну від методу малого параметра, рішення, що описується однією формулою для довільної довжини щілини, і на відміну від методу ітерацій не потребує конкретизації поля сторонніх джерел й конкретизації виду електродинамічних обємів, що звязуються щілинами. Це повязано з тим, що при розвязанні системи рівнянь відносно невідомих функцій опису струму в щілині, загальний асимптотичний вираз для J(s) при довільному збудженні щілини знаходиться (окрім умов, що J(±L)=0) за умов симетрії, які одночасно повязані як зі способом збудження щілини електромагнітним полем в електродинамічному обємі, так і з її положенням відносно стінок звязаних нею обємів. У третьому розділі “Електрично довгі щілинні випромінювачі” вперше для розвязання задачі щодо визначення амплітудно-фазового розподілу електричного поля в щілині, довжина якої суттєво більша за довжину хвилі (десятки й сотні l), запропоновано метод, який оснований на застосуванні значно меншої кількості Q базисних власних функцій щілини в (2) у вигляді (6).У роботі одержано розвязання комплексу внутрішніх і зовнішніх задач електродинаміки, які повязані з вирішенням проблеми розвитку теорії, створення математичних моделей і розробки ефективних методів розрахунку основних характеристик щілинних випромінювачів і багатоелементних щілинних систем, а також із зясуванням фізичних закономірностей і особливостей збудження, розсіян

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ