Расчет энергетических характеристик фазированных антенных решеток над нерегулярной поверхностью методом параболического уравнения

• Автор: Михайлов, Михаил Сергеевич
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

АННОТАЦИЯ
Диссертационная работа посвящена применению метода параболического уравнения для расчета энергетических характеристик фазированных антенных решеток над нерегулярной поверхностью.
Разработанные методики, алгоритмы и программы расчета базируются на приближении скалярного параболического уравнения и ориентированы на расчет поля в трехмерной области пространства. Основные аспекты алгоритма: начальные условия рассчитываются в приближении геометрической оптики для плоской поверхностью. Используются поглощающие граничные условия. Решение параболического уравнения проводится методом факторизации с использованием одномерного или двумерного быстрого преобразования Фурье.
Приведены результаты расчетов плотности потока мощности в промежуточной и дальней зонах фазированной антенной решетки с большим числом элементов с целью определения санитарно-защитной зоны и зоны ограничения застройки в соответствии с требованиями санитарных правил и норм РФ с применением одномерного параболического уравнения для одномерно-неоднородной по дальности поверхности и двумерно-неоднородного по дальности и по высоте лесного массива, а также результаты расчетов с применением двумерного параболического уравнения для двумерно-неоднородной по дальности и ширине земной поверхности.
Представлены результаты расчетов отношения сигнал/шум для радиолинии, использующей эффект загоризонтного распространения радиоволн в волноводах испарения над одномерно-неоднородной по дальности морской поверхностью.
Содержание

Обозначения и сокращения

Введение

В. 1. Краткий обзор проблемы

В.2. Общая характеристика работы

1. Обзор по применению метода параболического уравнения к расчету полей антенн над нерегулярной земной поверхностью с неоднородной внешней средой (лес, тропосфера)
1.1. Вводные замечания
1.2. Сведение уравнений Максвелла к скалярному параболическому уравнению
1.3. Обзор публикаций по применению метода параболического уравнения к расчету распространения радио волн
1.4. Итоги анализа методов расчета распространения радиоволн над сложной земной поверхностью
2. Излучение слабонаправленной антенны над нерегулярной земной поверхностью с лесными массивами (двумерная модель), верификация результатов
2.1. Сравнение расчетов поля одиночного диполя над однородной плоской земной поверхностью по методу геометрической оптики и методу факторизации параболического уравнения
2.2. Сравнение расчетов поля линейки вибраторов над однородной плоской земной поверхностью по методу геометрической оптики, и двум вариантам метода параболического уравнения

2.3. Расчеты поля от одиночного диполя над однородной плоской земной поверхностью с одиночным препятствием
2.4. Расчеты распространения радиоволн над земной поверхностью с участками леса
3. Излучение остронаправленной антенны над морем в условиях возбуждения волновода испарения (двумерная модель).
3.1. Анализ влияния различных видов потерь в приводном слое тропосферы на дальность действия РЛС
3.2. Результаты анализа условий оптимального возбуждения волновода испарения
3.3. Электродинамическая модель радиолокационного канала при наличии волновода испарения, возбуждаемого широкополосным импульсом
3.4. Выводы по главе
4. Расчет энергетических характеристик ФАР над нерегулярной земной поверхностью в приближении одномерного параболического уравнения
4.1. Постановка задачи излучения ФАР над нерегулярной в одном направлении над земной поверхностью с учетом сферичности Земли, двумерно неоднородной тропосферы и лесных массивов
4.2. Реализация алгоритма расчета начального условия поставленной задачи методом геометрической оптики
4.3. Алгоритм расчета поставленной задачи методом одномерного параболического уравнения
4 4. Излучение ФАР над нерегулярной земной поверхностью с лесными массивами (трехмерная модель)
2. Излучение слабонаправленной антенны над нерегулярной земной поверхностью с лесными массивами (двумерная модель), верификация результатов
2.1. Сравнение расчетов поля одиночного диполя над однородной плоской земной поверхностью по методу геометрической оптики и методу факторизации параболического уравнения
Для ограничения области расчета в вертикальной плоскости используется поглощающее граничное условие (рис. 2.1), имеющее квадратичную зависимость проводимости от вертикальной координаты.
(гюпющающёе граничное условй^

передающая антенна
Рис. 2.1 К постановке задачи
Была проведена большая серия расчетов ППМ от одиночного вертикального вибратора и наклонной линейки вертикальных вибраторов, располагающихся над плоской земной поверхностью, в которой проводилось сравнение полей по методу ГО, сеточному варианту МПУ и варианту с расщеплением ПУ и использованием БПФ (далее для сокращения будем говорить «вариант БПФ»). Расчеты для сеточного метода проводились аналогично работе [43], а для варианта БПФ по методике, описанной в статье [34]. Расчеты проводились в