Дифракция электромагнитных волн на неоднородных сферических телах

• Автор: Гизатуллин, Марат Галимянович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1 Характеристики рассеяния сферических тел

1.1 Преобразования общих представлений тензоров Грина при

возбуждении удаленными поперечными источниками

1.2 Поперечные части тензоров Грина

1.3 Поляризация электромагнитного поля

1.4 Выделение рассеянной части поля

1.5 Электромагнитные поля во внешней области

1.6 Квадратичные (энергетические) характеристики при дифракции

1.7 Использование оптической теоремы и вектора Пойнтинга для

расчета потерь
1.8 Выводы
Глава 2 Дифракция электромагнитных волн на проводящих сферах
2.1 Идеально проводящая сфера. Линейная поляризация падающего

поля
2.2 Круговая поляризация падающего поля
2.3 Распределение токов на поверхности проводящей сферы
2.4 Дифракция на малых сферах
2.5 Рассеяние волн сферой с конечной проводимостью
2.6 Положение фазового центра
2.7 Выводы 56 Глава 3 Дифракция электромагнитных волн на диэлектрических сферах
3.1 Внутренняя задача
3.2 Электродинамика водяной капли. Полевые характеристики
3.3 Коэффициенты рассеяния и поглощения водяной капли
3.4 Дифракция света на железных шарах
3.5 Выводы

Глава 4 Дифракция на сфере, содержащей материалы с отрицательным 80 коэффициентом рефракции
4.1 Электрофизические характеристики метаматериалов
4.2 Дифракция электромагнитной волны на сфере из ЭХОМ.

Линейная поляризация падающего поля
4.3 Круговая поляризация падающего поля
4.4 Рассеяние поля малыми частицами
4.5 Металлическая сфера с обкладкой из П1ЮМ
4.6 Выводы 91 Глава 5 Дифракция на проводящих сферах с магнитодиэлектрическим укрытием
5.1 Использование укрытий. Материалы
5.2 Формальное решение задачи дифракции
5.3 Характеристики металлических сфер с диэлектрическим укрытием
5.4 Зависимость характеристик от частоты
5.5 Выводы '
Глава 6 Рассеяние и поглощение электромагнитных волн сотовых

диапазонов моделью головы человека
6.1 Мотивы исследования
6.2 Постановка и решение задачи дифракции
6.3 Дифракционные характеристики модели
6.4 Численные результаты
6.5 Антенные характеристики сотовых телефонов вблизи модели
6.6 Выводы
Заключение
Список работ, опубликованных по теме диссертации
Список литературы
Приложение А
Приложение Б

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Электромагнитная теория является одной из основ электроники, радиолокации и связи. В связи с тенденциями перехода в область терагерцового и оптического диапазонов волн, электродинамические методы расчета устройств в области электроники, радиолокации и связи приобретают дополнительное применение.
Рациональные методы решения электродинамических задач, дополнительные возможности вычислительной техники, появление новых высокотехнологичных материалов расширило область их применения и стимулировало к новому решению ряда классических задач электромагнитной дифракции и возбуждения. К таким задачам относится классическая задача дифракции электромагнитных волн на сферических телах. Дополнительно к имеющимся исследованиям и публикациям [ 1 ]-[3], получены новые результаты, которые, во-первых, потребовались для практических применений, во-вторых, расширили перечень данных, полученных ранее.
Некоторые актуальные направления задач дифракции на сферических телах, разработанные в диссертационной работе:
1 Результаты по дифракции электромагнитных волн на металлических и диэлектрических сферах. Учитываются омические потери в металлических и диэлектрических элементах структур, устанавливается распределение токов на поверхности проводящих сфер, более тщательно исследованы фазовые характеристики полей, получены дополнительные результаты по рассеянию электромагнитных волн круговой поляризации падающего поля для гладких и многослойных сферических структур.
2 Исследуются полевые и мощностные характеристики рассеяния и поглощения тел с однослойным и многослойным укрытием, ставятся цели снижения эффективной площади рассеяния (ЭПР), использования сферических тел для калибровки и определения характеристик рассеяния реальных целей.
3 Рассматриваются новые материалы, как традиционные диэлектрики с

ГЛАВА 2 ДИФРАКЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН НА ПРОВОДЯЩИХ СФЕРАХ
2Л Идеально проводящая сфера. Линейная поляризация падающего
Материалом рассеивающей сферы является металл с высокой проводимостью. Рассеивающие свойства объекта описываются формулами, приведенными в главе 1. С учетом проводящих свойств материала коэффициенты Мп и принимают простой вид:
где а - радиус сферы.
Электромагнитное рассеянное поле во внешней области определяется формулой (1.22) с учетом (2.1). Для определенности выбрана вертикальная поляризация падающего поля.
Ниже приводятся результаты расчетов рассеянного поля, полученные с использованием разработанных подпрограмм расчета последовательности сферических функций Бесселя, Неймана, Ганкеля и полиномов Лежандра. Диаграммами рассеяния являются следующие функции:
где 5ц(0), 5±(0) даются формулами (1.24), (1.25).
0-товая и <р-товая компоненты записываются в базовой сферической системе координат, изображенной на рисунке 1.1.
На рисунках 2.1-2.4 приведены диаграммы рассеяния для нескольких значений электрического радиуса сферы - кйа (направление распространения падающей волны определяется углами в, = 0,ср,=0).
поли