Дослідження дифракції електромагнітної хвилі на кромках пірамідальної рупорної антени як однієї з причин розсіювання

Анотація

Розв’язок сучасних практичних радіотехнічних задач передбачає дослідження дифракції плоскої електромагнітної хвилі на військових об’єктах складної форми. Зазвичай до складу таких об’єктів входять антенні системи. У разі падіння на них електромагнітної хвилі, первинні хвилі можуть відбиватися (розсіюватися), заломлюватися, частина енергії здатна поглинатися. Отже, змінюється структура хвилі. Задачі такого типу є достатньо складними, і навіть сучасні методи розрахунку, що базуються на нових комп’ютерних технологіях у поєднанні з актуальними числовими методами, не дають достатньої ефективності під час розрахунку. У статті проведено аналіз причин розсіювання на прикладі апертурних рупорних антен. Одна з таких причин зумовлена впливом гострих кромок (країв) рупорного опромінювача. З’ясовано, що розібратися у впливі окремих кромок може бути дуже складно, оскільки вираз, який описує її форму, може залежати від декількох координат. Отримувати нові суворі аналітичні рішення також дуже складно, особливо для тривимірних тіл. Числові рішення не мають аналітичних виразів, тому відсутня можливість виділення компонентів формул, що описують вплив окремих параметрів або частин розсіювача. У зв'язку з цим великого значення набуває розвиток нових евристичних методів, що ґрунтуються на знанні фізичних закономірностей явища дифракції. Виведено формули для розрахунку електричної (магнітної) складової електромагнітного поля, розсіяного від кромок рупорного опромінювача з прямокутною формою розкриву, за двох основних випадків падіння плоскої електромагнітної хвилі. Оскільки антени є суттєвим джерелом вторинного випромінювання і додатково впливають на розсіювання військових об’єктів, розглянуто ефективну поверхню розсіювання рупорного опромінювача з урахуванням кромок. Для перевірки отриманих виразів проведено експеримент для вимірювання однопозиційної ефективної поверхні розсіювання, коли кут падіння хвилі збігається з кутом спостереження для двох випадків падіння плоскої хвилі на розкрив рупора. Вимірювання виконувалося за підключення антени до узгодженого навантаження, закороченого виходу й розімкненого фідера за умови вертикальної поляризації електромагнітної хвилі. Теоретичні й експериментальні результати задовільно збігаються не тільки якісно, але й кількісно. Отримані результати дозволяють розробляти рекомендації з прискорення й уточнення числових розрахунків під час розв’язку різних практичних задач щодо зниження втрат в антені за рахунок зменшення коефіцієнта відбиття. З метою проектування нових антен для усунення крайового розсіювання доцільно застосовувати методи подавлення відбиття від країв. Рекомендується використовувати резистивні конусні навантаження, покриття кромок поглинальними матеріалами або її гофрування для рупорних або інших розкривів антен.