Возбуждение и распространение электромагнитных волн в магнитоактивной плазме при наличии дактов плотности

• Автор: Кудрин, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 489 с. : ил

ГЛАВА 1. Электродинамические характеристики металлических антенн в однородной магнитоактивной плазме
1Л. Цилиндрическая антенна в магнитоактивной плазме
1Л Л Исходные уравнения. Интегральное представление тока
антенны
1.1.2 Собственная мода, направляемая идеально проводящим цилиндром в магнитоактивной плазме
1.1.3 Спектральное представление тока антенны. Анализ вкладов дискретной и непрерывной частей пространственного
спектра
1.1.4 Распределение тока вдоль антенны
1.1.5 Метод длинных линий для цилиндрических дипольных антенн в резонансной магнитоактивной плазме
1.2. Рамочная антенна в магнитоактивной плазме
1.2.1. Постановка задачи. Вывод интегральных уравнений для
тока
1.2.2. Решение интегральных уравнений для тока
1.2.3. Переход к случаю негиротропной замагниченной
плазмы
1.2.4. Входной импеданс антенны
1.2.5. Результаты численных расчетов распределения тока и входного
импеданса
1.2.6. Структура поля антенны в свистовом диапазоне частот
1.2.7. Ленточная антенна, ориентированная перпендикулярно
внешнему магнитному полю
1.3. Энергетические характеристики антенн в свистовом диапазоне
частот
1.3.1. Дипольная антенна
1.3.2. Рамочная антенна
1.4. Излучение магнитных токов в магнитоактивной плазме
1.5. Диаграмма направленности излучения по мощности
1.6. Выводы
ГЛАВА 2. Волны свистового диапазона, направляемые дактами плотности в магнитоактивной плазме
* 2.1. Основные соотношения
2.2. Однородный цилиндрический дакт
2.2.1. Дисперсионные характеристики собственных мод

2.2.2. Структура полей собственных мод
2.2.3. Дисперсионные характеристики несобственных мод
® 2.2.4. Структура полей несобственных мод
2.3. Однородный плоский слой
2.4. О собственных модах в нерезонансной области свистового диапазона
2.5. Влияние столкновительных потерь на дисперсионные характеристики и структуру полей мод
2.6. Радиально-неоднородный цилиндрический дакт с монотонным профилем плотности плазмы
2.7. Радиально-неоднородный цилиндрический дакт с немонотонным профилем плотности плазмы
2.7.1. Анализ мод в ВКБ-приближении
2.7.2. Моды, направляемые областью с пониженной плотностью плазмы
2.7.3. Моды, направляемые областью с повышенной плотностью плазмы
2.8. Сопоставление с результатами экспериментального моделирования
4 2.9. Выводы
ГЛАВА 3. Излучение заданных источников в магнитоактивной
плазме при наличии дактов плотности
3.1. Интегральное представление поля
3.1.1. Постановка задачи. Основные уравнения
3.1.2. Разложение поля в интеграл Фурье по продольному волновому числу
3.1.3. Возбуждение собственных и несобственных мод
3.2. Спектральное представление поля
3.2.1. Постановка задачи о собственных волнах открытой направляющей системы в магнитоактивной плазме
3.2.2. Собственные волны плазменного канала. Волны дискретной и непрерывной частей спектра
3.2.3. Собственные волны в частном случае однородного цилиндрического канала
3.2.4. Соотношения ортогональности для волн дискретной и непрерывной частей спектра
3.2.5. Коэффициенты возбуждения волн дискретной и непрерывной
* частей спектра
3.2.6. Аналитические свойства функций, входящих в спектральное представление поля

3.2.7. Анализ волн дискретной части спектра
3.2.8. Анализ волн непрерывной части спектра. Выделение несобственных мод из непрерывной части спектра
3.2.9. Связь с разложением по продольному волновому числу
3.2.10. Предельный переход к случаю однородной среды
3.3. Структура поля рамочной антенны в свистовом диапазоне частот
при наличии дакта с повышенной плотностью плазмы
3.3.1. Теоретический расчет
3.3.2. Сопоставление с результатами экспериментального моделирования
3.3.3. Влияние столкновительных потерь на структуру поля
рамочной антенны
3.4. Энергетические характеристики заданных источников при наличии дакта плотности
3.4.1. Поле в дальней зоне
3.4.2. Диаграмма направленности излучения по мощности
3.4.3. Полная излучаемая мощность
3.4.4. О возможности увеличения мощности излучения при наличии дакта плотности
3.5. Излучение волн свистового диапазона модулированным электронным пучком при наличии дакта плотности
3.5.1. Интегральное представление поля, возбуждаемого
пучком
3.5.2. Мощность излучения на частоте модуляции при черенковском возбуждении свистовых волн
3.5.3. Результаты численных расчетов
3.6. Выводы
ГЛАВА 4. Излучение плазменно-волноводных антенных систем свистового диапазона в магнитоактивной плазме
4.1. Распространение волн вдоль нерегулярных открытых направляющих систем в магнитоактивной плазме
4.1.1. Метод поперечных сечений для открытых направляющих
систем в магнитоактивной плазме
4.1.2. Интегро-дифференциальные уравнения для амплитуд
волн
4.1.3. Распространение волн вдоль направляющих систем с медленно меняющимися параметрами. ВКБ-приближение для волноводных мод
4.2. Возбуждение поля заданными источниками при наличии продольно-неоднородного дакта плотности
4.2.1. Структура дакта

окружающей его диэлектрической оболочки достаточно малы:
|1п(&оао)|» 1, 8 = (а — а0)/а0 1.
Как и в случае цилиндра без покрытия, решение дисперсионного уравнения будем искать при таких значениях параметров, что |A;oOo Ji{x)Y0{x) - J0(x)Yi(x) = 2/(ттх)
и заменяя цилиндрические функции Jn и Yn их асимптотическими представлениями, справедливыми при малых значениях аргумента, можно получить следующие выражения для величин Ski, входящих в формулу для А(р):
S00 = -8 + O(82), S01 =-r^ {1 - 8 + 0(82)),
п 9 о (1.1.21)
Учитывая (1.1.21) и пренебрегая членами порядка 82 и коао 1п2(/сойо), из
(1.1.14) получаем следующее выражение для постоянной распространения собственной моды:

1-5 1 +
-J-)
п(к0ао))
1-5 1 +
є ln(A;0ao)
(1.1.22)
Очевидно, что в частном случае 5 = 0 (цилиндр без оболочки) отсюда следует Ро = Р2 = е.
Значения величины ро, найденные по формуле (1.1.22), хорошо согласуются с результатами численного решения строгого дисперсионного уравнения
(1.1.14), представленными на рис. 1.6 в виде зависимости ро от нормированной толщины диэлектрической оболочки 53). Как видно из рис. 1.6, в случае достаточно тонкого цилиндра (коао = 6,26 • 10_6) величина ро довольно быстро стремится к значению ё1^2 при увеличении толщины диэлектрического покрытия.
Что касается структуры поля собственной моды, то в области ао < р < а компоненты Ер и Нр 2 спадают приблизительно по закону р~1, а компоненты и Нр практически линейно нарастают с ростом р. В области же р > а все компоненты поля спадают в поперечном направлении так же, как и в случае неизолированного цилиндра.
3) При выбранных для рис. 1.6 значениях параметров изолированный цилиндр может поддерживать лишь одну собственную моду.