Применение сингулярных интегральных уравнений для анализа поля в ближней зоне электрических вибраторных антенн и решеток

• Автор: Лемжин, Михаил Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 118 с. : ил.

Глава 1. Электродинамический анализ электромагнитного поля в ближней зоне полуволнового трубчатого электрического вибратора и диполя герца

1.1. Физическая и математическая модели электрического вибратора

1.2 Сингулярные интегральные представления поля для электрического вибратора

1.3 Сингулярное интегральное уравнение для нахождения поверхностного тока электрического вибратора
1.4. Анализ трансформации электромагнитного поля излучения полуволнового электрического вибратора с поверхности антенны до дальней зоны
1.5. Анализ трансформации электромагнитного поля излучения диполя Герца с поверхности антенны до дальней зоны

1.6. Выводы по главе

Глава 2. Обобщение метода сингулярных интегральных уравнений для

связанных вибраторов

2.1 Физическая и математическая модели системы из двух трубчатых электрических вибраторов

2.2 Анализ системы двух одинаковых трубчатых электрических вибраторов

2.3 Сравнение метода СИУ и метода наведенных ЭДС для расчета входных собственных и взаимных сопротивлений системы двух одинаковых трубчатых электрических вибраторов
2.4 Электродинамический анализ антенной решетки, состоящей из одинаковых полуволновых вибраторных антенн
2.5. Выводы по главе
Глава 3. Электродинамический анализ электромагнитного поля турникетной антенны
3.1. Физическая и математическая модели турникетной антенны
3.2. Анализ электромагнитного поля излучения турникетной антенны
3.3. Выводы по главе
Глава 4. Электродинамический анализ электромагнитного поля
криволинейного вибратора и антенной решетки на его основе
4.1 Физическая и математическая модели криволинейного вибратора (Э-элемента)
4.2 Сингулярное интегральное уравнение для 3-элемента
4.3 Решение гиперсингулярного интегрального уравнения (ГСИУ)
3-элемента

4.4 Интегральные представления для Ех,Еу,Ег составляющих поля Б-элемента
4.5 Анализ электромагнитного поля излучения й-элемента
4.6 Физическая и математическая модели системы двух Б-элементов
4.7 Электродинамический анализ системы двух Б-элементов
4.8 Электродинамический анализ решетки Б-элементов
4.9. Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников

В настоящее время в России, как и во всем мире, наблюдается бурное развитие радиотехнических систем (РТС). Новые качественные характеристики радиотехнических систем в значительной мере определяются антенными устройствами. Повышение эффективности антенны при одновременном снижении ее стоимости позволяет существенно улучшить технико-экономические показателя РТС в целом. Поэтому при анализе действующих антенн, а также при разработке новых типов антенн перед специалистами встает задача определения параметров излучателей: распределения тока по антенне, входного сопротивления, сопротивления излучения, диаграммы направленности и др.
Вибраторные антенны (ВА) являются одним из самых распространенных типов излучателей. Они применяются как самостоятельные антенны и часто используются в качестве составных элементов сложных антенных систем и решеток. Например, турникетные антенны, представляющие собой два скрещенных вибратора, широко используются для передачи телевизионного сигнала. В сотовой связи электрические и щелевые вибраторы повсеместно устанавливаются на базовых станциях в качестве передающих и приемных антенн. В диапазонах КВ и СВ в качестве ВА обычно применяют многожильные гибкие провода (антенные канатики), в диапазоне СВЧ - стержни или полые трубки. Вибраторы большого поперечного сечения иногда выполняют из нескольких параллельных проводов малого сечения, соединенных перемычками на концах и в нескольких сечениях по длине. В последнее время часто применяются полосковые и мик-рополосковые вибраторы, позволяющие уменьшить габариты антенного устройства.
Электрический вибратор, так называемый вибратор Герца, впервые был создан в 1888 году Генрихом Герцом для применения в опытах подтвердивших существование электромагнитных волн. Это был медный стержень с металлическими шарами (или полосами) на концах, в разрыв которого (искровой промежуток), включалась катушка Румкорфа. Наименьший из применявшихся

1.6. Выводы по главе
1. Введены самосогласованная физическая модель диполя Герца в виде тонкого трубчатого электрического вибратора с геометрическими размерами много меньше длины волны и самосогласованная математическая модель в виде сингулярных интегральных представлений поля для составляющих Ег,Ер и Н0 диполя позволяющих проследить непрерывную
трансформацию электромагнитного поля непосредственно с поверхности антенны до дальней зоны и обратно.
2. На основе метода физической регуляризации, включающего в себя самосогласованные физическую и математическую модели антенны получено сингулярное интегральное уравнение (1.18) относительно производной поверхностного тока по продольной координате и проведен электродинамический анализ ЭМП полуволнового электрического вибратора и диполя Герца непосредственно от поверхности излучателя до дальней зоны.
3. Выявлены особенности поведения ЭМП в ближней и промежуточной зонах электрического вибратора и диполя Герца: показано, что ЭМП вибратора представляет собой как-бы открытый резонатор с диаметром сферы колебательного контура примерно равным его длине; установлена граница дальней зоны, из условия отношение поперечной составляющей электрического поля к продольной Е()т1Х /|Ег|тах >10, для полуволнового
вибратора - 2Х и диполя Герца - 3.2А,; показано, что в ближней и промежуточной зонах продольная составляющая электрического поля Ет соизмерима по амплитуде с поперечной составляющей Е0 вследствие чего, сделан вывод о нецелесообразности деления пространства на ближнюю, промежуточную и дальнюю зоны.
4. Наличием, при самосогласованном подходе, непрерывного перехода от тока по диполю Герца к полю в непосредственной близости от поверхности диполя показана несостоятельность критики уравнений Максвелла приведенной в книге Харченко К.П. [57].