Рассеяние электромагнитных волн на импедансном экране с системой прямоугольных углублений

• Автор: Баранчугов, Юрий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 128 с. : ил.

Содержание
Введение

I Обзор методов решения задач рассеяния

II Дифракция электромагнитной волны на прямоугольном углублении в импедансном экране

2.1 Постановка задачи

2.2 Выражения для электрического и магнитного полей

2.2.1 Формулировка краевой задачи

2.2.2 Поле в верхнем полупространстве

2.2.3 Возбуждение плоского закороченного волновода с импе-

дансными стенками

2.3 Интегральные уравнения задачи

2.3.1 Введение вспомогательной финитной функции полей
2.3.2 Вывод интегральных уравнений
2.3.3 Операторная запись интегральных уравнений
2.4 Поле в дальней зоне излучения
2.5 Вариационный метод
2.5.1 Получение стационарного функционала
2.5.2 Вертикальная поляризация
2.5.3 Горизонтальная поляризация
2.6 Метод моментов
2.6.1 Разложение вспомогательной функции
2.6.2 Вертикальная поляризация
2.6.3 Горизонтальная поляризация
2.7 Сравнительный анализ решения
2.7.1 Аналитические выражения
2.7.2 Численные результаты

2.8 Анализ диаграмм направленности рассеянного поля в даль-
ней зоне
2.9 Выводы по Главе II
III Решение ИУ для задачи рассеяния на неограниченном ряде углублений
3.1 Постановка задачи
3.2 Построение интегральных уравнений
3.3 Построение бесконечной СЛАУ
3.4 Моделирование поворотно-поляризационной поверхности и
полосового фильтра
3.4.1 Анализ численных результатов
3.5 Выводы по Главе III
Заключение
Список литературы
Приложение

Введение
Актуальность. Решения электродинамических задач рассеяния электромагнитных волн на структурах в виде прямоугольных углублений в проводящих поверхностях могут обеспечить модельные представления в задачах волнового зондирования и проектирования антенн. При волновом зондировании искусственных объектов и природных сред некоторые исследуемые структуры имеют вид линейных углублений. Примерами могут служить дефекты в металлических поверхнповоротно поляризационной поверхностностях, протяженные траншеи на поверхности земли. В виде углублений могут выполняться невыступающие антенны, используемые на летательных аппаратах, в подводной технике и сотовой связи. Такие антенны обычно изготовлены из металла и защищены диэлектрическим слоем. В вычислительной технике широко используются оптические носители информации, которая кодируется в виде последовательности углублений на металлическом диске, покрытом слоем пластика. Это определяет интерес к исследованиям дифракции электромагнитных волн на объектах, выполненных в виде углублений в проводящем экране с диэлектрическим заполнением. Задача рассеяния на одном углублении может быть обобщена на случай их периодического ряда. Решение задачи отражения волн от периодической структуры углублений дает возможность выбора конструктивных параметров подобных систем при создании отражателей с заданным углом поворота поляризации и поглощением. Это актуально, например, при.конструировании трансрефлекторных антенн. Подобные структуры могут приме-

2.2.2 Поле в верхнем полупространстве
Определим выражения для скалярных компонент полей отдельно для каждой поляризации. Задача является стационарной, поэтому согласно методу комплексных амплитуд будем опускать множитель, определяющий временную зависимость фазы, и амплитуду электрического поля.
а) Вертикальная поляризация
Продольная магнитная компонента Н-поляризовапного первичного поля Hy(u,v) должна удовлетворять волновому уравнению. Компоненты полей запишем в следующем виде, удобном для дальнейшего построения решения:
Я“(и, v) = -kzY{kx){e~ik*v + Roeik*v)e~iklU, (2.9)
E®(u,v) = kz(e~lkzV — R0ezkzV)e~lkxU. (2.10)
Здесь введена функция
ПУ) = (2.П)
ZZо V К* - уг
которая характеризует адмиттанс среды для вертикально поляризованной волны. Для регулярного поля в свободном пространстве можно записать: Y(kx) = —-, Величина Rq — коэффициент отражения от
COS<£o^O
плоского импедансного экрана по магнитной компоненте поля, определяемый из граничного условия (2.1). Перепишем (2.1) для скалярных компонент вертикально поляризованного поля:
Е°(и, 0) + ZZ0Hy(u, 0) - 0, H > 1. (2.12)
Подставляя функции полей в данное условие можно выразить коэффициент Rq в следующей форме:
1 -ZZ0Y(kx) cos^o -Z
0 1 + ZZ0Y(kx) cos ipo + Z' {