Излучение слабонаправленных осесимметричных антенн с круглыми экранами

• Автор: Клионовски, Кирилл Константинович
• Шифр специальности: 01.04.03, 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 96 с. : ил.

Оглавление
Введение
Актуальность темы диссертационной работы
Цель работы и задачи исследования
Методы исследований и достоверность результатов
Научная новизна работы
Теоретическая и практическая значимость работы
Основные положения и результаты, выносимые на защиту
Апробация результатов работы
Публикации
Структура и объем диссертации
Раздел 1. Рассеяние цилиндрической векторной волны на идеально проводящей
полуплоскости и ленте
Введение
1.1 Асимптотическое представление интеграла с произвольно расположенной стационарной точкой
1.2 Асимптотика решения задачи рассеяния цилиндрической векторной волны на идеально проводящей полуплоскости
1.3 Асимптотика решения задачи рассеяния цилиндрической векторной волны на идеально проводящей ленте
1.4 Исследование рассеяния цилиндрической векторной волны на идеально проводящей ленте численным и асимптотическим методом
Выводы
Раздел 2. Рассеяние тороидальной векторной волны на диске
Введение
2.1 Асимптотика решения задачи рассеяния поля тороидальной векторной волны на диске вдали от оси
2.2 Асимптотика решения задачи рассеяния поля тороидальной векторной волны на диске вблизи оси
2.3 Численное решение интегрального уравнения для задачи рассеяния поля тороидальной векторной волны на полупрозрачном диске
2.4 Исследование рассеяния тороидальной векторной волны на идеально проводящем диске различными методами
2.5 Исследование рассеяния тороидальной векторной волны на полупрозрачном диске
различными методами
Выводы
Раздел 3. Анализ и оптимизация характеристик излучения осесимметричных
слабонаправленных антенн с круглыми экранами
Введение
3.1 Излучение рамочной антенны
3.2 Излучение монополя
3.3 Излучение открытого конца круглого волновода
3.4 Излучение пэтч-антенны
3.5 Оптимизация распределения прозрачности диска для уменьшения обратного излучения пэтч-антенны
Выводы
Раздел 4. Экспериментальное исследование излучения пэтч-антенны с экраном
Введение
4.1 Экспериментальное исследование излучения пэтч-антенны с металлическим
экраном
4.2 Экспериментальное исследование излучения пэтч-антенны с полупрозрачным экраном с распределением изотропного резистивного импеданса
4.3 Экспериментальное исследование излучения пэтч-антенны с полупрозрачным экраном с распределением анизотропного индуктивного импеданса
Выводы
Заключение
Литература

Введение
Актуальность темы диссертационной работы
Развитие систем радиосвязи и радионавигации требует создания антенн, обладающих изотропной диаграммой направленности в верхней полусфере и обеспечивающих максимально низкий уровень излучения в нижней полусфере. Данные требования предъявляются для обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, а также улучшения их помехозащищенности, в частности, для уменьшения эффекта многолучевого распространения радиосигнала, вызванного отражением сигнала от земли или различных объектов, находящихся вблизи антенны. Одним из способов реализации таких антенн является использование слабонаправленного излучателя с экраном.
Наиболее простой конструкцией экрана является металлический диск. Вопросы излучения слабонаправленных антенн с таким экраном исследовались в работах [1-28]. Как показано в этих работах, для эффективного экранирования в нижней полусфере диаметр диска должен быть не менее нескольких длин волн. С целью уменьшения размера применяют более сложные конструкции экрана. Эффективное подавление излучения при относительно небольших габаритах обеспечивают импедансные экраны [29-35]. Из них наиболее часто применяются гофрированные экраны с емкостным импедансом [29-31, 33]. Гофрированные экраны наиболее эффективны в случае, когда глубина гофра равна четверти длины волны излучения. Для работы на нескольких частотах используют систему из канавок различной глубины. Однако при использовании такой конструкции происходит усреднение импеданса и эффективность экранирования на каждой частоте уменьшается. Недостатком гофрированного экрана является также то, что он сужает диаграмму направленности антенны в верхней полусфере.
В качестве широкополосных экранов используют экраны на основе непрозрачного радиопоглощающего материала [36], однако при их использовании возникают потери энергии, приводящие к падению коэффициента усиления антенны и уменьшению отношения «сигнал -шум» на входе антенны.
Влияние указанных выше недостатков металлических и импедансных экранов можно уменьшить путем использования полупрозрачных экранов [33, 37-40], для которых не равен нулю как коэффициент отражения, так и коэффициент прохождения падающей электромагнитной волны. Одними из первых в литературе рассматривались вопросы подавления обратного излучения полупрозрачными экранами с резистивным импедансом, которые реализованы на основе тонкого диэлектрика с омическими потерями [37-39].

радиальная (азимутальная) составляющая вектора напряженности электрического и магнитного поля на затененной поверхности диска; Ур_тт(г_тт){р,ф) - радиальная (азимутальная) составляющая неизвестного электрического тока на полупрозрачном диске. Компоненты тензора импеданса Ъ имеют вид:
{р)= 60я-(і-^(рї)/гі9(р), 2^{р) = тл{-тір{р))ігір(р). (2.26)
Касательная составляющая вектора напряженности электрического поля на поверхности диска состоит из поля источника тороидальной волны в свободном пространстве Ег и поля, создаваемого неизвестным электрическим током Цит на полупрозрачном диске. Тогда интегральное уравнение второго рода относительно неизвестного электрического тока на диске запишется в виде
1С(р,<р,р',<р')їтЛР'’<Р'№' + ЕТ(р,ср) = ЪШшп{р,<р). (2.27)
Здесь Є - тензор Грина, компоненты которого определяются по методике, изложенной в [63]; 51' - поверхность диска. Для численного решения уравнения (2.27) методом моментов разложим неизвестный электрический ток епит по базису треугольных элементов:

І{р,Ч>) = Ро £ КА„(р ~ Р, ,ф+ Фо £ 7Г(р-рп> <р
(2.28)
Здесь 1%,1% - неизвестные амплитуды тока. Базисные функции с основаниями 2Тр и 2Т,Р имеют вид
р~пТГ
----------> У‘~Ч1р
^ (2.29)
■; (« -1)7^ < /? < (и +1)7^,,
ЬР{Р-Р»><Р) = (р~Рп><Р) =

, р~птф I
в случае, когда источник создает поле с нулевой азимутальной гармоникой, и
Ьр{р-Рп,<р) =
(р-Рп,<р) =
] р~пТп

IР ~ пТф
втр; (п-)Тр <р<{п + )Тр,
СОЙ <р (п -1)7^ < р < (п + 1)7^
(2.30)
в случае, когда источник создает поле с одной вариацией по азимутальному углу. При решении уравнения (2.27) методом моментов возникает система линейных алгебраических уравнений.
При решении данной системы возникает матрица неизвестных амплитуд тока I = (У - Я)~ й.