Излучение и дифракция электромагнитных волн в естественных и искусственных неоднородных материальных средах

• Автор: Шорохова, Елена Анатольевна
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 342 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Список сокращений

Введение
ГЛАВА 1. ИЗЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН ЭЛЕМЕНТАРНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ С УЧЕТОМ ДИФРАКЦИИ НА ЦИЛИНДРЕ КОНЕЧНОЙ ДЛИНЫ
1.1 Излучение элементарных источников вблизи круглого проводящего цилиндра конечной проводимости и
длины
1.1.1 Излучение элементарных источников, расположенных вблизи бесконечного магнитодиэлектрического цилиндра
1.1.2 Излучение радиального электрического диполя вблизи проводящего магнитодиэлектрического цилиндра конечной длины

1.1.3 Анализ результатов численных расчетов полного поля

1.1.4 Исследование направленных свойств радиального вибратора,

расположенного вблизи идеально проводящего цилиндра конечной длины
1.2 Излучение электрического диполя вблизи анизотропной цилиндрической неоднородности в плоском
волноводе
1.2.1 Модель цилиндра в плоском волноводе: история вопроса
1.2.2 Постановка задачи. Основные уравнения и выражения для полей
1.2.3 Результаты численного моделирования
1.3 Выводы к главе
ГЛАВА 2. ДИФРАКЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН НА КИРАЛЬНЫХ СТРУКТУРАХ
2.1 Электромагнитные поля в безграничной однородной
изотропной киральной среде
2.1.1 Основные уравнения и соотношения для киральной среды
2.1.2 Излучение электрического источника в безграничной киральной среде
2.2 Дифракция электромагнитных волн на бесконечно
протяженном однородном киральном цилиндре
2.2.1 Решение трехмерной граничной задачи дифракции
2.2.2 Анализ эффективной поверхности рассеяния в двухмерном случае
2.3 Дифракция электромагнитных волн на идеально
проводящем цилиндре в конформной киральной оболочке
- 2.3.1 Решение краевой задачи
2.3.2 Результаты численных расчетов
2.4 Дифракция электромагнитных волн на киральных
сферически симметричных структурах
2.4.1 Основные уравнения и соотношения для электромагнитного поля в киральной среде в сферической системе координат
2.4.2 Однородная киральная сфера: постановка граничной задачи и ее
решение
2.4.3 Идеально проводящая сфера в конформной киральной оболочке:

постановка граничной задачи и се решение
2.4.4 Излучение радиального электрического диполя вблизи однородной киральной сферы и идеально проводящей сферы в киральной
оболочке
2.5 Выводы к главе
ГЛАВА 3. ИЗЛУЧЕНИЕ И РАССЕЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН КОЛЬЦЕВОЙ РАМОЧНОЙ АНТЕННОЙ С НЕЛИНЕЙНОЙ НАГРУЗКОЙ
3.1 Излучение и рассеяние электромагнитных волн нелинейно
нагруженной антенной со сферическим
магнитодиэлектрическим сердечником
3.1.1 Дифракция электромагнитных волн на магнитодиэлектрическом шаре
3.1.2 Распределение тока в круговой рамке на частоте ЗС
3.1.3 Распределение тока в рамке с магнитодиэлсктрическим сердечником и излучаемое электромагнитное поле на удвоенной частоте ЗС
3.1.4 Результаты численных расчетов
3.2 Излучение и рассеяние электромагнитных волн кольцевой
рамочной антенной с нелинейной нагрузкой вблизи границы раздела двух материальных сред
3.2.1 Постановка задачи
3.2.2 Основные соотношения. Алгоритм расчета рассеянного поля
3.2.3 Анализ результатов численных расчетов
3.3 Выводы к главе
ГЛАВА 4. МОДЕЛИ ИЗЛУЧЕНИЯ АНТЕНН ДЛЯ РЕШЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ПРИКЛАДНЫХ ДИФРАКЦИОННЫХ ЗАДАЧ
4.1 Излучение элементарного электрического диполя вблизи
границы раздела атмосферы с земной поверхностью в виде плоской однослойной проводящей земной структуры
4.1.1 Алгоритм расчета электрических полей, мощности и сопротивления излучения
4.1.2 Анализ результатов численного моделирования
4.2 Излучение бортовой антенны с учетом рассеивающих
свойств статистически неровных земных покровов в миллиметровом диапазоне длин волн
4.2.1 Основные методы расчета электромагнитных полей, рассеянных на шероховатой земной поверхности
4.2.2 Расчет удельной эффективной площади рассеяния земных покровов различными методами
4.2.3 Излучение антенны с учетом ее диаграммы направленности и рассеяния радиоволн на крупномасштабной неровной земной поверхности
4.3 Излучение элементарного электрического или магнитного вертикального диполя, расположенного внутри бесконечного круглого магнитодиэлектрического цилиндра
4.3.1 Алгоритм строгого решения задачи. Результаты расчетов
4.3.2 Излучение диполя внутри цилиндра малого электрического радиуса
4.3.3 Излучение синфазной нити тока внутри цилиндра большого

электрического радиуса
4.4 Импульсное излучение элементарных источников в сферически слоистой материальной среде
4.4.1 Алгоритм расчета излучаемых электромагнитных полей
4.4.2 Результаты численных расчетов
4.5 Заключительные замечания
Заключение
Литература
Приложение 1. Функции источника в цилиндрической системе
координат
Приложение 2. Функции источника в сферической системе координат

источнику проводящем магнитодиэлектрическом круглом цилиндре конечных размеров. Данная теоретическая модель была предложена и разработана с целью оценки влияния корпуса летательного аппарата на характеристики излучения расположенной рядом слабонаправленной антенны. Следует отметить, что разработанная методика и алгоритм расчета рассеянных на цилиндре конечной длины электромагнитных полей имеют большое значение не только для задач радиолокации в СВЧ диапазоне. Они могут быть с успехом использованы для моделирования излучения антенн в ряде других практических приложений (например, в геофизике [31-36,131]) в различных диапазонах длин волн, так как ограничениями предложенной модели являются только большая электрическая длина цилиндра и приближение дальней зоны. За счет высокой диэлектрической проницаемости и удельной проводимости цилиндра и окружающей его среды эти условия достаточно хорошо работают при моделировании скважинных процессов георазведки [107,131].
Геофизическая направленность проблемы дифракции на цилиндрических структурах также представлена в диссертации в виде модели анизотропной цилиндрической неоднородности, расположенной в плоском волноводе с идеально проводящими стенками. Такая модель, позволяющая получить строгое решение задачи в явном виде, была предложена при проектировании приборов георазведки для обнаружения полезных ископаемых или других аномалий в скважинных геофизических исследованиях. Здесь также следует отметить, что решение электродинамической задачи получено с использованием строгих граничных условий и представлено в общем виде в безразмерных параметрах безотносительно к конкретному практическому приложению. Поэтому оно может быть использовано при моделировании электромагнитных процессов для любых других применений, где предложенная модель является адекватной.