Электродинамические характеристики проводящих и полупроводящих сред

• Автор: Гантимуров, Анатолий Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Улан-Удэ
• Количество страниц: 106 с. : ил.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К РЕШЕНИЮ НЕОДНОРОДНОЙ ОДНОМЕРНОЙ ЗАДАЧИ
§ 1.1. Постановка задачи. Вывод основных уравнений
§ 1.2. Обзор случаев, допускающих аналитические решения
§1.3. Аналитическое решение Рэлея для непроводящих сред
§1.4. Обобщение решения Рэлея на случай проводящих и полупроводящих сред
1.4.1. Обобщение решения Рэлея для трехслойной среды
1.4.2. Расчет поглотителя электромагнитных волн (ПЗВ) на основе плоскослоистой среды
Выводы (Глава 1)
ГЛАВА 2. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ТИПОВ ГРАДИЕНТНЫХ ПРОВОДЯЩИХ И ПОЛУПРОВОДЯЩИХ СРЕД
§2.1. Среды с действительным постоянным импедансом
2.1.1. О реализации широкополосной безэховой среды
§ 2.2. Магнитная среда с р = рн/Чг+а)"-, 6=const. s=const
§ 2.3. Численное моделирование градиентной полупроводящей среды с линейным законом изменения удельного сопротивления
2.3.1 Вывод формул для линейного закона изменения удельного сопротивления в приближении геометрической оптики
§ 2.4. Общий вид решения одномерного волнового уравнения с действительными коэффициентами
§2.5. Расчет широкополосного поглотителя
Выводы (Глава 11)
ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ДВУХМЕРНО-НЕОДНОРОДНОЙ ЗАДАЧИ
§3.1. Обзор существующих методов решения двух трехмерных задач для неоднородной среды
§3.2. Метод конечных разностей
§ 3.3. Результаты расчетов методом конечных разностей
Выводы (Глава III)
ГЛАВА 4. "УСЛОВИЕ НА РЕБРЕ" ДЛЯ ДВУХМЕРНО-НЕОДНОРОДНОЙ СРЕДЫ
§ 4.1. Условие излучения и "условие на ребре"
§4.2. Аналитический вывод "условия на ребре" на границе проводящих сред с неравными проводимостями
Выводы (Глава IV)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература
Актуальность темы. В последнее время значительное внимание уделяется исследованию волновых процессов в неоднородных средах. Распространение нестационарных возмущений в неоднородных средах является объектом изучения многих разделов естествознания, таких как электродинамика, акустика, оптика, тепло-Физика и др. наиболее распространенный тип неоднородных структур - слоистые и градиентные среды, свойства которых меняются вдоль лишь одной координаты. При волновом воздействии на слоистую структуру возникает система отраженных и преломленных волн. Взаимодействуя с падающей волной, они образуют сложную интерференционную' картину, в значительной степени зависящую от структуры слоистой среды, т.е. от размеров слоев, свойств материалов слоев, числа слоев. Меняя структуру слоистой среды, можно управлять волновой картиной процесса, в частности амплитудными и фазовыми характеристиками. На этом основана работа многих приборов и устройств в различных областях техники. Велика роль слоистых структур,, применяемых для- управления энергетикой процесса.
Многие задачи радиофизики и радиотехники (распространение и возбуждение электромагнитных волн, экранирование и заземление, поглотители электромагнитной энергии и т.д.) связаны с расчетами электродинамических характеристик слоистых и градиентных сред. К задачам такого типа относятся:
- расчеты поверхностного (входного) импеданса многослойных сред с учетом поглощения и дисперсионных свойств -материалов ;
- создание электромагнитных покрытий с заданными характеристиками коэффициентов прохождения и отражения в широком диграмма была составлена на языке PL1. Вводились следующие исходные данные: Н=100 м, р(Н)=1000 Ом.м, є=10, р(0) = 10 Ом.м, .100 Ом.м, 5000 Ом.м, 50ООО Ом.м. Результаты расчетов изображены на рис.4. Видно, что при низких частотах,фаза фз стремится к -Л/4 (-45°), а модуль - к импедансу среды с 6=1000 Ом.м, при высоких частотах к импедансу:
Ô = 1/I/1Ô, Z = 120 П//Ш.
Для случая р(0) = 5-Ю4 Ом.м на частотах выше 170. кГц наблюдается сильный эффект осцилляций модуля и фазы импеданса в индуктивной и емкостной областях, обусловленный . отражением от границы раздела на глубине 100 м. Амплитуда и частота осцилляций изменяются при. варьировании толщины слоя Н. Это видно ч5
из рис.4s, на котором представлена зависимость фз для Н=50,100, 200 м.
Сравнение результатов расчетов поверхностного импеданса б с использованием разностного уравнения с численными значениями 6 для 10 и 20-слойных аппроксимирующих дискретно-слоистых разрезов показало их хорошее совпадение. Таким образом, градиентные среды с произвольным профилем 6(z) и s(z), не имеющие аналитического решения для волнового-уравнения, могут быть апрок-.симированы большим числом плоскопараллельных однородных слоев с электрическими параметрами, соответствующими профилю неоднородного слоя [29, 30].
2.3.1. Вывод формул для линейного закона изменения удельного сопротивления в приближении геометрической оптики
В работе С16] подробно рассмотрен случай, когда. n(z) или s(z) терпит разрыв производной. Остановимся теперь на случае, когда б(z) терпит разрыв производной. Будем рассматривать нормальное падение.
Предположим, что на некотором участке Ю,Н] проводимость