Розв’язок рівняння електромагнітного поля, розсіяного розкривом рупорного випромінювача, методом перевалу
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2023.91.28-36Ключові слова:
асимптотичні методи досліджень, метод перевалу, розсіяне електромагнітне поле, рупорний випромінювачАнотація
У складі антенних систем сучасних радіоелектронних засобів зв’язку, радіолокації, телебачення тощо широко застосовують рупорні випромінювачі. Перевагою рупорів є простота їх конструкції та високі технічні характеристики. Проте є і певні недоліки. Для їх оцінювання та можливого усунення під час проєктування нових антенних систем зазвичай проводять електродинамічний розрахунок електромагнітного поля, розсіяного від рупорного випромінювача, з урахуванням усіх причин розсіювання для його зменшення. Використання відомих методів розрахунку зумовлюють появу алгоритмів у незамкненій формі, що зазвичай не мають точного розвязання. У тих небагатьох випадках, коли відомий їх чіткий розв’язок, вони мають досить складний вигляд і навіть за допомогою сучасних програмних пакетів обчислювальних засобів не дозволяють з’ясувати фізичну сутність або причину закономірностей такого процесу. У цьому разі щироко застосовують наближені асимптотичні методи.
З’ясовано, що для розв’язання крайових задач визначення електромагнітного поля, розсіяного від рупорного випромінювача, доцільно скористатися методом перевалу. У статті детально розглянуто цей метод на прикладі рівняння електромагнітного поля, розсіяного розкривом рупорного випромінювача, як однієї з причин дифракції на рупорі з метою її зменшення.
Дослідження складається з двох завдань: детального розгляду методу перевалу для розв’язку інтегрального подання рівняння електромагнітного поля; визначення поля, розсіяного розкривом рупорного випромінювача.
У задачі розглядається один із випадків довільного падіння плоскої хвилі, а саме коли вона поляризована нормально до площини падіння, тобто площина поляризації хвилі та площина падіння взаємоперпендикулярні. Проведено моделювання проміжних результатів для основної хвилі H01 типу та хвиль вищих типів H02, H03, H04, що є визначальними у кінцевих виразах.
Отримано вираз для розсіяного розкривом рупора поля за нормальної поляризації падаючої хвилі до площини її падіння після взяття інтегралів методом перевалу.
На відміну від складних сучасних програмних продуктів таке рішення дозволить проаналізувати фізичні процеси, які відбуваються під час відбиття електромагнітного поля розкривом рупорного випромінювача. Як приклад розглянуто розсіяне поле у двох площинах. За такими простими виразами, можна легко побудувати діаграми розсіяного поля в програмі Маthcad. Для цього, у подальшому, необхідно врахувати «паразитні» хвилі, викликані нерегулярністю рупора вздовж поздовжньої осі.
Посилання
References
Dubrovka F. F., Ovsianyk Yu. A. (2009). Dual- And Multiband Horns of feed systems for reflector-type antennas. Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, Vol. 38, pp. 130-147. doi: 10.20535/RADAP.2009.38.130-147.
Benenson L. S., Feld Ya. N. (1988). Rasseyanie elektromagnitnyih voln antennami (obzor) [Scattering of electromagnetic waves by antennas (review)]. Radiotehnika i elektronika [Radio engineering and electronics], Vol. 33, Iss. 2, pp. 225–246.
Sirenko Yu. K, Suharevskiy I. V., Suharevskiy O. I., Yashina N. P. (2000). Fundamentalnyie i prikladnyie zadachi teorii rasseyaniya elektromagnitnyih voln [Fundamental and applied problems of the theory of scattering of electromagnetic waves]. Harkov: Krok [Kharkov: Krok], 344 p.
Sydorchuk О. L., Zalevskiy V. Y. (2022). Investigation of Electromagnetic Wave Diffraction at the Edges of the Pyramidal Horn Irradiator of the Antenna, as One of the Causes of Scattering. Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, Vol. 89, pp. 11-20. doi: 10.20535/RADAP.2022.89.11-20.
Sydorchuk O. L. (2011). Calculation of effective surface of dispersion of megaphone aerial at falling on it of wave of free-form with the use of lemma of Lorenca. The Journal of Zhytomyr State Technological University / Engineering, Vol. 2(57), pp. 103–113. doi:10.26642/tn-2011-2(57)-103-113.
Zalevskiy G. S. (2007). Otsinka vidstani mizh obiektamy, pry yakii yikh elektromahnitnoiu vzaiemodiieiu mozhna znevazhyty, provedena metodom intehralnykh rivnian [Estimation of the distance between objects, at which their electromagnetic interaction can be neglected, carried out by the method of integral equations]. Systemy ozbroiennia i viiskova tekhnika [Weapon systems and military equipment], Vol. 2, pp. 59–63.
Mittra R., Lee S. W. (1971). Analytical Techniques in the Theory of Guided Waves. NewYork: Macmillan, 302 p.
Kuznetsov V. L., Filonov P. V. (2010). Uravnenie pogruzheniya dlya obobschennoy matritsyi rasseyaniya v teorii neregulyarnyih volnovodov [The immersion equation for the generalized scattering matrix in the theory of irregular waveguides]. Nauchnyiy vestnik MGTU GA [Scientific Bulletin of MSTU GA], Vol. 157, pp. 5–11.
Konnikov I. A. (2017). Raschet polya v ploskosloistyih sredah mikroelektroniki [Calculation of the field in plane-layered media of microelectronics]. Zhurnal tehnicheskoy fiziki [Journal of technical physics], Vol. 87, pp. 1615–1623.
Grinchik N. N. (2008). Modelirovanie elektricheskih i teplovyih protsesov v sloistyih sredah [Modeling of electrical and thermal processes in layered media]. Minsk, 252 p.
Li L.-W., Lee C.-K., Yeo T.-S. and Leong M.-S. (2004). Wave mode and path characteristics in a four-layered anisotropic forest environment. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 52, No. 9, pp. 2445-2455. doi: 10.1109/TAP.2004.834021.
Sautbekov S., Bourgiotis S., Chrysostomou A., Frangos P. (2018). A Novel Asymptotic Solution to the Sommerfeld Radiation Problem: Analytic Field Expressions and the Emergence of the Surface Waves. Progress In Electromagnetics Research M, Vol. 64, pp. 9-22. DOI: 10.2528/PIERM17082806.
Michalski, K. A., and H.-I. Lin (2017). On the far-zone electromagnetic field of a vertical Hertzian dipole over an imperfectly conducting half-space with extensions to plasmonics. Radio Science, Vol. 52, Iss. 7, pp. 798–810. doi:10.1002/2017RS006299.
Christie L., Mondal P. (2016). Mode Matching Method for the Analysis of Cascaded Discontinuities in a Rectangular Waveguide. Proceedings of the 6th International Conference on Advances in Computing and Communications, Vol. 93, P. 251–258. doi: 10.1016/j.procs.2016.07.208.
Vorob'ev S. N., Litvinenko L. N., Prosvirnin S. L. (2005). Operatornyiy metod v zadache difraktsii elektromagnitnyih voln na polubeskonechnyih lentochnyih reshetkah [Operator method in the problem of diffraction of electromagnetic waves on semi-infinite strip gratings]. Radiofizika i radioastronomiya [Radiophysics and radio astronomy], Vol. 10, No. 3, pp. 273–283.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Оlha Sydorchuk, Сергій Соболенко, Людмила Марищук, Валентина Ковальчук
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
