Электродинамическое моделирование излучающей системы сверхширокополосной радиолокации методом инвариантного погружения

• Автор: Визгина, Ирина Ивановна
• Шифр специальности: 05.12.14, 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Введение.
1 Пространственновременной и спектральный подходы к анализу задач сверхширокополосной радиолокации

1.1 Возможности наносекундных технологий в радиолокации.

1.1.1 Параметры сверхкоротких импульсов.

1.1.2 Особенности диаграммы направленности СШП радаров

в пространственновременном представлении

1.1.3 Преимущества СШП радиолокации.

1.1.4 Спектральный подход к анализу диаграммы направленности СШП радаров

1.2 Особенности распространения и взаимодействия СШП сигналов с радиолокационными целями.
1.2.1 Влияние состояния физического канала распространения на искажение формы СШП импульса
1.2.2 Взаимодействие СШП сигнала с радиолокационной целью
1.2.3 Метод инвариантного погружения как альтернативный подход к задаче описания взаимодействия СШП сигнала
с радиолокационной целью.
2 Особенности метода погружения в теории рупорных антенн
2.1 Моделирование излучения РАР.
2.2 Металлические рупоры. Сингулярно возмущенное уравнение
2.3 Коэффициент прозрачности рупорной антенной решетки с
идеально проводящими стенками. Метод расслоения.
3 Рассеяние плоской волны на идеально проводящей периодической поверхности как вспомогательная задача в теории РАР
Оглавление
3.1 Математическая модель периодической поверхности и е
связь с РАР.
3.2 Основные идеи метода интегрального уравнения и его результаты
3.3 Обобщение соотношений метода интегрального уравнения для метода погружения
3.4 Синтез метода интегрального уравнения и метода погружения
3.5 Некоторые результаты численного моделирования
4 Математическая модель линейной РАР
4.1 Роль волноводов в формировании отраженного поля
4.2 Вывод уравнений погружения для коэффициента отражения
4.2.1 Исходные замечания к выводу уравнений погружения
для РАР
4.2.2 Соотношения метода интегрального уравнения для РАР .
4.2.3 Уравнение погружения для матричного коэффициента отражения усеченной РАР
4.2.4 Заключение .
4.3 Начальное условие для уравнения на коэффициент прозрачности
4.4 Начальное условие для уравнения на коэффициент отражения
4.5 Математическая модель линейной РАР
Заключение
Литература


C точки зрения разложения поля в угловой спектр суперпозиция однородных плоских волн соответствует активным полям в классической теории антенн, а суперпозиция неоднородных волн - реактивным (поверхностным волнам). Тогда постепенный переход реактивной составляющей поля в активную есть ни что иное, как трансформация углового спектра в присутствии неоднородностей среды, коими являются стенки волноводов, а искажение сигнала при излучении определяется, в основном, расфазировкой компонент спектра излучаемого поля. V*2-? СШП наносекундного импульса при излучении. Сказанное определяет актуальность диссертационной работы, посвященной построению электродинамической модели излучения линейной рупорной антенной решетки (РАР) с применением нового для такого класса объектов подхода - метода инвариантного погружения, - претендующего на корректное описание процесса зарождения активных и реактивных полей (однородные и неоднородные моды) с учетом взаимодействия элементов решетки и конечности их размеров (краевые токи Уфимцева). Цель диссертационной работы заключается в разработке новой электродинамической модели РАР, адекватной задачам СШП радиолокации. Выбор нового математического метода описания излучения РАР - метод инвариантного погружения - и его адаптация к объекту исследования. Вывод уравнений погружения для матричных коэффициентов отражения и прозрачности линейной РАР, а также начальных условий к ним. Математический аппарат и методы исследования. Учтена конечность размеров рупоров, что позволило естественным образом включить в математическую модель излучение краевых токов, возникающих на краях раскрыва РАР. Учтено взаимооблучение рупоров: в модель введено рассмотрение коллективных эффектов, позволяющее уточнить структуру поля излучения РАР. Отказ от одномодового режима излучения, позволяющий улучшить аппроксимацию поперечной структуры СШП импульса в подводящих волноводах и, соответственно, точнее описать поле излучения такого импульса. Возможность описания взаимодействия активных и реактивных полей в процессе излучения СШП импульса, не достижимая в рамках апертурной теории. Возможность расчета флуктуаций поля излучения по известным флуктуациям поля в подводящих волноводах с учетом особенностей, описанных в п. РАР, порожденную нестабильностью структуры и параметров СШП импульсов. Первая глава диссертационной работы носит, в основном, обзорноаналитический характер: основываясь на результатах работ авторов, занимающихся вопросами СШП локации, приводятся основные отличия и преимущества использования в радиолокации СШП сигналов. СШП сигнала с радиолокационной целью. Во второй главе рассматриваются особенности метода погружения в теории рупорных антенн; показывается, что при излучении сверхкоротких импульсов диэлектрическая проницаемость стенок рупоров е »1 и соответствующий предельный переход г: —»се в построенных уравнениях приводит к проблеме конструирования решения сингулярно возмущенных нелинейных матричных уравнений, что сопряжено со сложностями, не позволяющими напрямую использовать метод расслоения в исходном виде; развивается подход для применения метода расслоения для идеально проводящих объектов. Третья глава посвящена модификации метода интегральных уравнений для использования в методе инвариантного погружения: рассматривается вопрос синтеза метода интегрального уравнения (МИУ) и метода погружения при решении задач теории рупорных антенных решеток; МИУ применяется для определения коэффициента отражения согласующего переходного слоя антенной системы, то есть совокупности рупоров без учета подводящих волноводов (система моделируется периодической идеально проводящей поверхностью), и затем полученное уравнение используется как стартовое для построения уравнения погружения на матричный коэффициент отражения семейства усеченных поверхностей. Четвертая глава посвящена модификации метода интегральных уравнений для описания отражающих свойств неоднородной по физическим характеристикам поверхности, а именно учету вклада подводящих волноводов, и выводу уравнения погружения для коэффициента отражения линейной РАР; выводу начальных условий для полученных задач Коши для коэффициентов прозрачности и отражения линейной РАР.