Влияние неоднородности среды на излучение вибраторных и щелевых антенн в плоском волноводе

• Автор: Шорохова, Елена Анатольевна
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 151 с. : ил

Оглавление диссертации

Введение
Глава 1. Возбуждение электромагнитных полей электрическим и
магнитным диполями в магнитодиэлектрическом круглом волноводе
§1.1. Постановка задачи. Основные уравнения
§1.2. Строгое решение краевой задачи для электрического и магнитного диполей
§1.3. Возбуждение симметричных квазистатических полей (случай
малого электрического радиуса цилиндра)
§1.4. Возбуждение магнитодиэлектрического цилиндра большого
электрического радиуса
§1.5. Основные выводы к Главе
Глава 2. Дифракция электромагнитных волн на цилиндрической
неоднородности в плоском волноводе
§2.1. Дифракция на цилиндрической неоднородности в плоском
волноводе с импедансными границами
§2.2. Возбуждение плоского волновода с идеально проводящими
стенками при наличии анизотропной цилиндрической неоднородности
§2.3. Анализ продольной компоненты напряженности электрического поля
§2.4. Асимптотические представления электромагнитного поля
§2.5. Основные выводы к Главе
Глава 3. Излучение монохроматических и импульсных сигналов
электрическим вибратором в плоском волноводе с неоднородным заполнением
§3.1. Влияние конечной проводимости проводников антенны на ее
характеристики
§3.2. Влияние неоднородности среды, заполняющей волновод, на
излучение тонкой антенны
§3.3. Приближение длинных линий для анализа электрического

вибратора в плоском волноводе с неоднородным заполнением
§3.4. Импульсное возбуждение тонкого вибратора в плоском волноводе с неоднородным заполнением
§3.5. Анализ тока и z-компоненты напряженности электрического
поля в волноводе с однородным заполнением
§3.6. Влияние неоднородности среды, заполняющей волновод, на
импульсное излучение тонкой антенны
§3.7. Основные выводы к Г лаве
Глава 4. Особенности излучения продольной и поперечной щелевых антенн с магнитодиэлектрическим покрытием в
плоском волноводе
§4.1. Основные уравнения и граничные условия
§4.2. Излучение продольной и поперечной щелевых антенн с маг-
нитодиэлектрической цилиндрической оболочкой в плоском
волноводе
§4.3. Результаты численных расчетов
§4.4. Основные выводыкГлаве
Заключение
Литература

Введение
Исследование особенностей излучения монохроматических и импульсных сигналов антеннами, расположенными в различных средах и направляющих структурах, а также создание новых методов расчета характеристик таких антенн является сегодня одной из актуальных задач радиофизики. Вместе с этим следует упомянуть, что интерес к этой проблеме возник уже давно, а основы ее теории были разработаны более 50 лет назад. Здесь можно отметить работы Б.З. Каценеленбаума [1-2], A.A. Пистолькорса [3-4], Л.А. Вайнштейна [5], Д. Уэйта [6-7] и т.д. Тем не менее, данной проблеме до сих пор уделяется большое внимание. Это объясняется тем, что в последнее время появились новые направления, например, в геофизических и медико-биологических исследованиях [8], где затрагиваются различные аспекты указанной проблемы. Для проведения этих исследований потребовались новые более сложные математические модели, которые были бы максимально приближены к реальной ситуации. При этом возникла потребность создания новых и модификации уже существующих методов решения подобных задач с привлечением современных компьютеров и компьютерного обеспечения. Кроме того, задачи связанные с выявлением особенностей излучения монохроматических и несинусоидальных сигналов в волноводах, могут быть полезны в таких важных областях как радиолокация, радионавигация и радиосвязь с наземными, подземными и космическими объектами [9-10], а также при зондировании окружающей среды и подповерхностном зондировании земных недр [11]. Наконец, эта проблема представляет значительный интерес для общей теории излучения и дифракции электромагнитных волн [5, 12-18].
В последнее время большое внимание уделяется изучению вопросов распространения электромагнитных волн внутри плоских волноводов, содержащих регулярные неоднородности. Модель плоского волновода широко используется для исследования процессов, происходящих, например, в волноводе Земля-ионосфера [19-22] и в литосферном волноводе [7]. Повышенный интерес к подобного рода задачам связан, в основном, с проблемами гидроакустики, сейсмологии, геофизики и теории распространения радиоволн СДВ-диапазона [6, 23].
Ясно, что присутствие неоднородностей среды непосредственно вблизи антенны должно оказывать существенное влияние на ее приемо-передающие характеристики [8, 24-40]. Это обстоятельство обеспечивает, в свою очередь,

я«Ы+я®Ы
точки стационарной фазы определяются как
Фъ = МІР ~ 27, + у2 - Гз} + К {Ро + Р} >
Фг) = кА<Р + Гг-Гз}+Цр0+р},
где р0 = йвіп^,-Ьъхпу^, р = азіпу, н-/-біп.
Третье слагаемое в (1.58) ®
Н*81а)нЬё1Ъ)Н?81г)
Я^Ы+Я^Ы
дает следующие точки стационарной фазы:
= МІР - 2Гі - У г + 7з}+ К {Ро + Р ,
Фъ? =кЛ<Р~Уг +7Ъ}+К{рй+ р],
где рй= а&ту1+Ь?лпу2, р = а$ту{-гтуг.
Наконец, последнему слагаемому
Н^а)Н?{§1Ъ)Н^г) ІУФ
соответствуют точки стационарной фазы вида
Ф$ = кА<Р ~ 2Гі +Уг+Уг}+кі{Ро+ Р>
ф£] = кА<Р + Гг+Гъ} + К {л> + РЬ где р0 = аьіпу^-Ь$ту2, р = йБІп/, -тяту,.
С использованием полученных выражений численно исследованы радиальные зависимости напряженности суммарного (суперпозиция всех рассматриваемых лучей) отраженного электрического поля для идеально проводящего цилиндра с магнитодиэлектрическим заполнением. Результаты расчетов представлены на Рис. 1.6. Расчеты выполнены для таких геологических пород, удельная проводимость которых мала и ей можно пренебречь на высоких частотах: £ = 4.6 (сухой песчаник) - пунктирная линия, £ = 7.7 (сухие доломиты) -штрих пунктирная линия. Кроме того, для сравнения приведена сплошная кривая, соответствующая є = 1. Расчеты выполнены на частоте / = 1 ГГц при а = 1м и Ъ = 0.3 м.