Моделирование рассеяния электромагнитных волн на полостях круглого и эллиптического поперечного сечения

• Автор: Преображенский, Андрей Петрович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 147 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАССЕЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН НА ПОЛОСТЯХ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ МЕТОДОМ ИНТЕГРАЛЬНЫХ
УРАВНЕНИЙ
1.1. Обоснование выбора метода интегральных уравнений для расчета поля рассеяния электромагнитных волн на полостях сложной формы
1.2 Алгоритм расчета поля рассеяния электромагнитных волн на двумерных идеально проводящих полостях сложной формы с радиопоглощающими покрытиями
1.3 Расчет ЭПР двумерных полостей сложной формы с радиопоглощающими покрытиями
1.4 Оценка возможностей модального метода для расчета ЭПР двумерных идеально проводящих полостей
Выводы по главе
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАССЕЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН НА ПОЛОСТЯХ КРУГЛОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ
2.1 Постановка задачи и алгоритм расчета поля рассеяния электромагнитных волн на идеально проводящих полостях круглого поперечного сечения сложной формы
2.2 Расчет ЭПР полостей круглого поперечного сечения сложной формы. Сравнение результатов численного расчета ЭПР идеально проводящей полости круглого поперечного сечения сложной формы с полученными экспериментальными данными
Выводы по главе

3. АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ЭПР ПОЛОСТЕЙ ЭЛЛИПТИЧЕСКОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ, ОСНОВАННЫЙ НА МОДАЛЬНОМ МЕТОДЕ
3.1 Обоснование необходимости и целесообразности использования модального метода расчета ЭПР полостей эллиптического поперечного сечения
3.2 Постановка задачи и алгоритм расчета вторичного поля рассеяния электромагнитных волн на полостях эллиптического поперечного сечения
3.3 Определение собственных функций волновода эллиптического поперечного сечения
3.4 Результаты расчета модальным методом ЭПР полостей эллиптического поперечного сечения. Сравнение результатов численного расчета модальным методом ЭПР полости эллиптического поперечного сечения
с полученными экспериментальными данными
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Изучение рассеяния электромагнитных волн (ЭМВ) на полостях имеет важное значение в связи с работами, ведущимися по созданию объектов техники с малым уровнем вторичного излучения. Различные полости летательных аппаратов, к которым относятся кабины пилотов, реактивные сопла, воздухозаборники, антенные (волноводные) устройства и т.д. [1, 2, 3], можно выделить в особый класс рассеивающих элементов. По сравнению с размерами летательных аппаратов геометрические размеры полостей обычно малы, тем не менее, их вклад в мощность отраженного излучения может составлять до 90% от общей мощности излучения в наиболее опасных для обнаружения секторах передней и задней полусфер [1, 4, 5, 149]. Полостями являются также волноводные излучатели, используемые -как отдельно, так и в составе различных антенно-фидерных устройств [6, 7, 8, 9]. Изучение механизмов рассеяния ЭМВ на таких элементах позволяет улучшить качество их функционирования и уменьшить непреднамеренные взаимные помехи антенн.
В этой связи существует большой интерес к исследованию сложного физического явления — рассеяния ЭМВ на полостях различной геометрической формы. Важнейшей теоретической проблемой в ходе таких исследований является определение радиолокационных характеристик, в частности, эффективной площади рассеяния (ЭПР) полостей и объектов в целом. В свою очередь, отыскание характеристик становится возможным только в результате математического моделирования рассеяния ЭМВ на полостях сложной формы. Кроме того, результаты теоретических расчетов характеристик рассеяния полостей, в которых использованы радиопоглощающие покрытия (РПП), позволяют находить пути снижения мощности отраженных сигналов от полостей и, следовательно, от объектов. Теоретический расчет ЭПР полостей (“машинный” эксперимент) позволяет также в ряде случаев не проводить экспериментальные исследования ЭПР объекта, если это связано с технической сложностью эксперимента либо
так и со стороны больших значений d [108]
-»—, I n I» 1, (1.10)
X 2тш"
где Л-длина волны, п=п'-п" - комплексный показатель преломления слоя.
Данная задача решается с использованием подхода, основанного на сравнении решений, полученных относительно поля в дальней зоне методом интегральных уравнений двух типов: строгих граничных условий и граничных условий импедансного типа [112, 158].
При выборе размеров полости следует исходить из приведенных ниже соображений. Размер боковой поверхности полости должен превышать область локализации неравномерной составляющей тока, которая составляет величину порядка X [157], и сводить к пренебрежимо малым уровням вклад от дифракционных составляющих высших порядков [45]. С другой стороны, размеры контуров интегрирования должны быть приемлемыми с точки зрения вычислительных затрат. Поэтому были выбраны следующие размеры полости: а=1.8Д L=3.5A. (рис. 1.4). РПП помещалось на внутреннюю заднюю стенку полости. Исследования проводились для практически более интересного случая Е-поляризации падающей волны, так как неравномерная составляющая тока при этом существенно выше, чем при Н поляризации.
При решении данной задачи необходимо анализировать большое число выходных реализаций в пространстве значений п и d/'X. В качестве дополнительного показателя был введен коэффициент согласования К, который рассчитывался также как коэффициент корреляции двух выборок [103], в качестве которых рассматривались сравниваемые диаграммы рассеяния.
При проведении исследований толщина модельного покрытия варьировалась с учетом толщин реальных РПП [109], т.е. в пределах от d=A,/4 до d=/./