На правах рукописи

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ

РАССЕЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

КРЕСТООБРАЗНЫМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ВИБРАТОРАМИ

01.04.03 — радиофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата физико-математических наук

Ростов-на-Дону-2007

Работа выполнена на кафедре автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет

путей сообщения» (РГУПС).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор

,

кандидат физико-математических наук,

доцент

Ведущая организация: », г. Ростов-на-Дону.

Защита состоится « 4 » мая 2007 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.212.208.10 в Южном Федеральном университете г. Ростов-на-Дону, ул. Зорге, 5, ЮФУ, физический факультет, ауд.247.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ЮФУ по адресу: г. Ростов-на-Дону, .

Автореферат разослан « » марта 2007г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.208.10

доктор физико-математических наук,

профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Расширение круга задач, решаемых современной радиоэлектроникой, значительное их усложнение стимулировало в последние десятилетия интенсивное развитие теории излучающих структур, включая также теорию и технику антенн. Это связано с тем, что новые качественные характеристики радиотехнических систем различного назначения в значительной степени определяются антенными устройствами. Так основные области использования радиоэлектроники в современных условиях и ближайшем будущем – связь, телевидение, радиолокация, радиоуправление, радионавигация, радиоастрономия, а также системы определения государственной принадлежности, инструментальной посадки, радиоэлектронного противодействия и другие невозможны без применения антенн с различными характеристиками.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Необходимость существенного улучшения параметров радиотехнических систем зачастую диктует требования к характеристикам антенн, невыполнимые при традиционном подходе к решению задач и их построении. В связи с этим возникает необходимость поиска новых путей создания антенны, обработки сигналов, применение антенной техники в различных радиоэлектронных системах, требующие принципиально новых идей.

Одной из важнейших проблем современной радиоэлектроники является обеспечение электромагнитной совместимости радиоэлектронных систем. Наиболее остро эта проблема стоит в системах радиосвязи, в том числе и телекоммуникационных систем на подвижном составе, радионавигации, системах определения государственной принадлежности, размещающихся в непосредственной близости друг от друга или функционирующих в зонах с высокой плотностью абонентов.

Расширение круга решаемых задач приводит к использованию в антеннах, как правило, сигналов круговой поляризации. Однако вопросы решения задач электромагнитной совместимости в случае антенн круговой поляризации не нашли своего полного отражения и анализа. Последнее связано с тем, что данные вопросы рассматриваются на основе упрощенных моделей. В частности вне рамок анализа остаются задачи рассеяния электромагнитных волн на излучателях круговой поляризации. При этом существующие явления переотражения электромагнитных полей на элементах излучателя, расположенных в ближней зоне по отношению друг к другу, требуют строгих подходов, основанных на использовании и решении краевых задач электродинамики, связанных с использованием метода интегральных уравнений, теории функций комплексного переменного.

Возникновение принципиально новых эффектов при рассеянии электромагнитных волн на излучателях круговой поляризации требует проведения большого объема исследования. В современных условиях, когда время на разработку новых радиоэлектронных систем значительно сокращено, это невозможно без широкого использования ЭВМ, в основе которого стоит создание соответствующих элементов САПР. В конечном итоге, все выше сказанное определяет актуальность рассматриваемых вопросов и темы диссертации в целом.

Данные элементы включают разработку адекватных реальным устройствам математических моделей разного уровня сложности, численных методов решения краевых задач электродинамики, алгоритмов и программ решения систем интегральных уравнений.

Целью диссертации является исследование особенностей характеристик рассеяния электромагнитных полей антенной решеткой крестообразных электрических вибраторов с сосредоточенными нагрузками и научно-обоснованный выбор нагрузок, обеспечивающий минимизацию мощности рассеянного электромагнитного поля при сохранении уровня принимаемого антенной мощности.

Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие научные задачи:

разработка электродинамической модели антенной решетки крестообразных электрических вибраторов с сосредоточенными нагрузками в приближении тонкопроволочного излучателя;

изучение взаимосвязи распределения тока и диаграммы рассеяния с параметрами антенной решетки крестообразных вибраторов с сосредоточенными нагрузками;

научно-обоснованный выбор параметров антенной решетки для достижения заданных характеристик излучения и рассеяния электромагнитного поля, а также минимизации уровня рассеиваемой антенной поля при сохранении уровня принимаемой антенной мощности;

исследование характеристик рассеяния данной антенны.

Научная новизна полученных в диссертации результатов определяется поставленными задачами, предложенными методами их решения и впервые полученными результатами:

Разработанной с использованием метода интегральных уравнений математической моделью антенной решётки тонких крестообразных электрических вибраторов с сосредоточенными нагрузками, позволяющей при решении задач излучения и рассеяния электромагнитных волн учитывать параметры излучающего раскрыва антенной решетки, в том числе величины и точки включения нагрузок в плечи вибраторов.

Исследованием особенностей взаимодействия токов в ортогональных плечах крестообразного электрического вибратора, заключающихся в наличии взаимной связи между антисимметричными составляющими и отсутствии такой связи между симметричными или симметричными и несимметричными гармониками в ортогональных плечах излучателя, а также физической и математической интерпретацией данных особенностей на основе анализа полей элементарных излучателей и структуры матрицы коэффициентов взаимной связи.

Решением в замкнутой форме задачи условной минимизации мощности рассеянного электромагнитного поля находящимся в свободном пространстве крестообразным электрическим вибратором при сохранении уровня принимаемой мощности излучателем путем обоснованного выбора параметров нагрузок с учетом особенностей взаимодействия гармоник различного типа в ортогональных плечах вибратора.

Выявленными основными закономерностями влияния параметров включаемых нагрузок на характеристики рассеяния электромагнитных волн крестообразными электрическими вибраторами.

Результатами численных исследований влияния сосредоточенных нагрузок, включенных в разрывы плеч вибратора, на его диаграмму рассеяния.

Практическая значимость работы определяется, прежде всего, разработанными текстами программ электродинамического моделирования процессов излучения и рассеивания электромагнитных волн крестообразными электрическими вибраторами с включенными нагрузками. Данные пакеты в качестве ядра включают программы электродинамического анализа крестообразных электрических вибраторов.

Созданный программный комплекс был, в частности, применен для анализа и оптимизации крестообразных электрических вибраторов с нагрузками, а также для исследования основных закономерностей и эффектов, связанных с наличием взаимной связи несимметричных гармоник в ортогональных плечах.

Полученные в диссертации результаты и разработанные пакеты программ могут быть непосредственно использованы в научно-исследовательских организациях и на предприятиях, занятых разработкой и производством радиотехнических систем различного назначения. Разработанные программы расчета характеристик излучения и рассеяния крестообразных электрических вибраторов включены в систему электродинамического моделирования СВЧ устройств Государственного научного учреждения «научно-исследовательский институт «Специализированные вычислительные устройства защиты и автоматики» Минобразования России». Практическая значимость работы подтверждена актами внедрения. Кроме того, практическая значимость результатов состоит в следующем:

Разработан пакет прикладных программ, позволяющий исследовать распределение токов в плечах крестообразного вибратора, а также диаграмму излучения и рассеяния при возбуждении антенной решетки совокупностью сосредоточенных ЭДС или плоской электромагнитной волной с учетом параметров излучателя и включенных нагрузок.

Определены параметры сосредоточенных нагрузок, обеспечивающих достижение минимально возможного значения уровня рассеянного поля антенной решетки крестообразных вибраторов.

Проведены исследования влияния параметров нагрузок на характер распределения токов в плечах вибраторов и диаграмму рассеяния излучателя при возбуждении плоской электромагнитной волной произвольной поляризации.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

Выявлен эффект взаимосвязи несимметричных по характеру распределения гармоник токов в ортогональных плечах вибратора. Так, возбуждение только одного из плеч крестообразного электрического вибратора сосредоточенной ЭДС или плоской электромагнитной волной и появление в нём несимметричных гармоник, связанное с включением несимметричных нагрузок или падением электромагнитной волны не по нормали, приводит к возникновению несимметричных гармоник в ортогональном невозбуждённом плече. Аналогичная взаимосвязь между симметричными, а также симметричными и несимметричными плечами не имеет места.

Полученные в аналитической форме зависимости между параметрами крестообразного электрического вибратора, в том числе и величинами включенных в плечи нагрузок, и уровнем рассеиваемых данным излучателем потока мощности в заданном направлении и полной мощности, что позволяет обеспечить улучшение электромагнитной совместимости антенн.

Полученное в замкнутой форме решение задачи выбора параметров нагрузок, обеспечивающих минимизацию мощности рассеянного электромагнитного поля крестообразным электрическим вибратором при сохранении уровня принимаемой мощности излучателем.

Результаты численных исследований распределений токов, диаграмм направленности при рассеянии электромагнитных волн, формируемых системой крестообразных электрических вибраторов с включенными в плечи сосредоточенными нагрузками с произвольными параметрами.

Обоснованность и достоверность полученных в диссертации результатов определяется корректной постановкой решаемых задач, применением корректных физических и математических моделей, правильно отражающих физические процессы в рассматриваемых технических объектах, использованием эффективных вычислительных методов. Контроль достоверности результатов осуществляется выполнением законов сохранения энергии, анализом сходимости результатов решения, контролем точности результатов, сравнительным анализом результатов, полученных различными методами.

Апробация диссертационной работы. Основные результаты диссертации докладывались на следующих конференциях:

«Физика и технические приложения волновых процессов», III Международная научно-техническая конференция ‑ Волгоград. 2004.

Международная научная конференция «Излучение и рассеяние ЭМВ – ИРЭМВ – 2005» – Таганрог. 2005.

Телекоммуникационные и информационные технологии на транспорте России
: Третья Международная научно-практическая конференция «ТелеКомТранс - 2005» – Сочи. 2005.

IV Международная научно-техническая конференция «Физика и технические приложения волновых процессов» ‑ Нижний Новгород. 2005.

Телекоммуникационные и информационные технологии на транспорте России: Четвертая Международная научно-практическая конференция «ТелеКомТранс - 2006» – Сочи. 2006.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 4 работы в реферируемых ведущих научных журналах, а так же в сборниках трудов и тезисов докладов на международных и всероссийских научно-технических конференциях.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения и двух приложений. Работа содержит 167 страниц машинописного текста, 31 рисунок и список использованных источников, включающий 119 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель и определены методы исследований, показана научная новизна и практическая значимость полученных результатов, сформулированы основные положения и выводы, выносимые на защиту, а также представлено краткое содержание работы.

В первом разделе проведен краткий обзор и анализ основных методов решения задач излучения и рассеяния электромагнитных волн линейными и крестообразными электрическими вибраторами с включенными в плечи нагрузками произвольной величины. Отмечены достоинства и недостатки существующих методов решения. Выполненный обзор показал, что в известных на данный момент подходах, опубликованных в ведущих отечественных и зарубежных изданиях, на данный момент отсутствуют в замкнутой аналитической форме решения задач синтеза комплексных нагрузок, позволяющие минимизировать уровень рассеянной мощности. Определены направления дальнейших исследований.

Во втором разделе решены задачи возбуждения антенной решетки крестообразных электрических вибраторов совокупностью сторонних ЭДС или плоской электромагнитной волной произвольной поляризации.

Подпись: Рисунок 1 Общая постановка задачи формулируется следующим образом. Имеется совокупность N симметричных крестообразных вибраторов, как показано на рисунке 1. Плечи излучателей попарно параллельны и ориентированы вдоль осей 0x и 0y в декартовой системе координат. Длина плеча каждого вибратора равна , а радиус ‑ . Центры вибраторов расположены в произвольных точках с координатами (). Область, в которой расположены вибраторы, имеет относительные диэлектрическую и магнитную проницаемости проводимость , соответственно равные , , . В разрывы плеч включены сосредоточенные нагрузки , (), величины которых могут меняться. К выходу каждого вибратора может быть подключена нагрузка величины () или сосредоточенная ЭДС (), величина которой является различной для каждого из излучателей. Возбуждение АР происходит в одном случае плоской электромагнитной волной, падающей с направления , во втором случае – сосредоточенной ЭДС.

Основой решения данных задач является формулировка интегрального уравнения относительно неизвестных токов в плечах крестообразных электрических вибраторов. Данная система уравнений для случая возбуждения плоской электромагнитной волной имеет вид:

, (1)

(2)

где множитель учитывает наличие металлического экрана:

.

При решении задачи возбуждения вибраторов совокупностью сосредоточенных ЭДС получаемая система уравнений отличается только правой частью.

Для получения системы интегральных уравнений использовался метод Бубнова-Галеркина, в котором в качестве весовых и базисных функций рассматривалась полная система функций вида и (), учитывающих в наиболее полной степени характер распределения токов в тонком вибраторе. Включенные в плечи нагрузки учитывались как внеинтегральные члены, входящие в уравнение.

Получаемая система алгебраических уравнений имеет матрицу, представляющую собой матрицу взаимных сопротивлений гармоник в плечах вибраторов. Анализ особенностей данных коэффициентов показывает, что коэффициенты взаимной связи симметричных гармоник в ортогональных плечах равны нулю, в то время как соответствующие коэффициенты для антисимметричных гармоник отличны от нуля. Данная особенность может быть легко объяснена на основе анализа взаимодействия двух симметричных диполей в ортогональных плечах, ориентированных вдоль оси , токи в которых могут совпадать по направлению (гармоники ) или быть противоположны (гармоники ), как показано на рисунке 2.

а) б)

в) г)

Рисунок 2

Рассмотрим поля, создаваемые этими диполями в двух симметричных точках, расположенных на оси . На рисунке 2 приведены следующие обозначения: ‑ и компоненты вектора напряженности электрического поля 1-го диполя Герца в точке A; ‑ и компоненты вектора напряженности электрического поля 1-го диполя Герца в точке B; ‑ и компоненты вектора напряженности электрического поля 2-го диполя Герца в точке A; ‑ и компоненты вектора напряженности электрического поля 2-го диполя Герца в точке B; ‑ результирующие и компоненты вектора напряженности электрического поля в точке A; ‑ результирующие и компоненты вектора напряженности электрического поля в точке B; ‑ результирующие векторы напряженности электрического поля в точках A и B.

Полученные результаты показывают, что матрица взаимных сопротивлений для одиночного вибратора в свободном пространстве имеет вид:

. (3)

Анализ матрицы позволяет сделать вывод о том, что появление несимметричных гармоник в возбужденном плече приводит и к появлению несимметричных гармоник в перпендикулярном плече, которое может не возбуждаться. Данная ситуация имеет место при падении в плоскости плоской электромагнитной волны, вектор напряженности которой лежит в той же плоскости. Подобный эффект присутствует и при падении плоской электромагнитной волны в направлении нормали на вибратор с несимметричными плечами.

В одиночном излучателе, плечи которого ориентированы вдоль оси , такое явление не возникает, т. к. при этом правая часть СЛАУ равна нулю. Указанные особенности в распределении тока в плечах крестообразного вибратора, возбуждаемого плоской электромагнитной волной, являются принципиальными и отличают распределение тока в нем от распределения тока в крестообразном электрическом вибраторе, возбуждаемом сосредоточенной ЭДС.

В третьем разделе на основе полученной формы распределения токов в плечах крестообразного вибратора представлены соотношения, описывающие диаграмму направленности (ДН) как в режиме излучения, так и рассеяния электромагнитных волн, а также эквивалентной поверхности рассеивания. Указанные соотношения для компоненты векторной ДН в окончательной форме имеют вид:

, (4)

, (5)

где

,

. ().

Выполненные далее в подразделе расчеты показали, что использование метода Бубнова-Галеркина при решении интегрального уравнения в задаче возбуждения крестообразного электрического вибратора с нагрузками обеспечивает внутреннюю сходимость результатов и любую заданную точность определения как распределения токов в плечах вибратора, так и входного сопротивления вибратора.

Полученное решение задачи возбуждения АР крестообразных электрических вибраторов позволило выполнить большой объем численных исследований влияния параметров нагрузок на распределение токов в плечах крестообразного электрического вибратора и оценить возникающие эффекты, связанные с возбуждением токов в ортогональных плечах. Результаты исследований для случая падения электромагнитной волны в плоскости под углом , на крестообразный вибратор с длиной плеча при включении нагрузки приведены на рисунке 3. Кривые 1 на рисунке 3,б соответствуют случаю расположения индуктивных нагрузок в области , а емкостных – в области , кривые 2 – обратному включению.

Как следует из приведенных результатов, отличие направления прихода электромагнитной волны для крестообразного волнового вибратора без нагрузок приводит к принципиальному изменению характера распределения тока в -плече вибратора (рисунок 3,а) по сравнению со случаем падения волны по нормали. Распределение тока приобретает характер, свойственный распределению тока в паре полуволновых вибраторов, возбуждаемых со сдвигом фаз. При

этом наблюдается значительный рост амплитуды тока в -плече, величина которой превышает амплитуду тока в -плече крестообразного вибратора

а) Ом

б) Ом

Рисунок 3

Подпись:В четвертом разделе на основе разработанных математических моделей рассмотрено изменение диаграммы рассеяния, связанное с включением сосредоточенных нагрузок в плечи крестообразного вибратора. Решение сформулированной задачи проведем для случая системы крестообразных электрических вибраторов в свободном пространстве. В основу решения положим условие баланса мощностей – теорему Умова-Пойнтинга.

Охватим антенну, возбуждаемую плоской электромагнитной волной, приходящей с некоторого заданного углами , направления, сферой бесконечно большого радиуса, как показано на рисунке 4. Отсчет углов приведен на рисунке 1.

Запишем теорему Умова-Пойнтинга в виде:

. (6)

В соотношении (6) ‑ мощность стороннего источника; ‑ плотность потока мощности через поверхность .

Учитывая взаимосвязь между векторами напряженности электрического и магнитного полей в дальней зоне, а также их представление через токи в плечах крестообразного вибратора сформулированный критерий условной минимизации мощности рассеиваемых электромагнитных волн в математической форме может быть представлен следующим образом:

(7)

в котором ‑ неопределенный множитель Лагранжа; ‑ мощность принимаемого сигнала; вектор , матрица , матрица

.

Решение задачи условной минимизации мощности рассеяния антенной решетки определяется в виде:

. (8)

Необходимо отметить, что поскольку представляет собой квадратичную форму относительно вектора нагрузок , проверки выполнения достаточных условий не требуется.

Из формулы (8) видно, что является собственным вектором матрицы , соответствующим собственному значению . При этом минимизация мощности рассеяния соответствует выбору наименьшего собственного значения . После определения соответствующего собственного вектора значения нагрузок, обеспечивающих минимум мощности рассеиваемого поля, находятся из решения системы уравнений

. (9)

Подпись: Рисунок 5 С использованием полученных соотношений были проведены исследования по выбору оптимальных нагрузок, обеспечивающих минимум мощности рассеянного поля при сохранении уровня принимаемого сигнала. Рассматривался крестообразный электрический вибратор с длиной плеча . Вибратор возбуждался плоской электромагнитной волной, приходящей в плоскости x0z, под углом . Анализировалось поведение функции в зависимости от величины включенной нагрузки . Во всех случаях пара одинаковых нагрузок включалась на расстоянии от центра плеча.

Распределение функции , приведенное на рисунке 5, имеет максимальные значения при параметрах нагрузки, совпадающих с полученными на основе соотношения (9).

В заключении сформулированы основные выводы и результаты, полученные в диссертации, намечены перспективы дальнейших исследований.

В двух приложениях подробно изложены математические преобразования, использованные для решения задачи о возбуждении АР крестообразных электрических вибраторов совокупностью сосредоточенных ЭДС или плоской электромагнитной волной и разработки математической модели такой антенны.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Разработана электродинамическая модель антенной решетки крестообразных вибраторов с сосредоточенными нагрузками. Для построения данной модели использовался метод интегральных уравнений, позволяющий решить данную задачу с включенными как в плечи, так и ко входам вибраторов, нагрузками произвольной величины. Решение получено для случаев возбуждения вибраторов плоской электромагнитной волной или сосредоточенной ЭДС. При этом ядро интегрального уравнения в обеих задачах имеет один и тот же вид, а различие заключается в форме представления правой части.

2. Исследованы особенности взаимодействия гармоник в ортогональных плечах крестообразного электрического вибратора, заключающиеся в наличии взаимной связи между антисимметричными гармониками и отсутствии такой связи между симметричными или симметричными и несимметричными гармониками в ортогональных плечах излучателя. В основу данного результата положено физическое представление поля электрического диполя и особенности взаимодействия гармоник тока в плечах крестообразного электрического вибратора.

3. Изучена взаимосвязь распределения тока и диаграммы рассеяния с параметрами антенной решетки крестообразных вибраторов с сосредоточенными нагрузками. На основе найденного с учетом параметров включенных сосредоточенных нагрузок распределения токов в плечах крестообразных электрических вибраторов получены аналитические выражения, описывающие компоненты векторной диаграммы направленности как в режиме излучения, так и рассеяния.

4. Оценены эффекты, связанные с особенностями возбуждения крестообразного вибратора. В частности, показано, что в случае вибратора с длиной плеча даже в отсутствии нагрузок в плечах закон распределения тока в режимах излучения и рассеяния имеет полимодальный характер. Кроме того, анализ полученных результатов позволил отметить, что подключение больших нагрузок в возбуждаемое плече крестообразного вибратора эквивалентно появлению разрывов в данном плече. В этом случае излучатель представляет собой суперпозицию нескольких вибраторов, каждый из которых находится в режиме короткого замыкания. На основе проведенных исследований показано, что в режиме холостого хода распределение тока в обоих плечах крестообразного вибратора имеет такой характер, как если бы на зажимах вибратора ток был равен нулю. Это связано с тем, что падение напряжения в точке питания вибратора должно иметь конечную величину, что в данном режиме связано с равенством нулю тока в точке питания. В связи с выше сказанным исходный вибратор можно рассматривать как суперпозицию двух вибраторов.

5. На основе учета особенностей рассеяния электромагнитных волн крестообразным электрическим вибратором решена задача достижения заданных характеристик излучения и рассеяния электромагнитного поля, а также минимизации уровня рассеиваемой антенной поля. Так появление антисимметричных гармоник в ортогональном плече при возбуждении только одного из плеч приводит к изменению диаграммы направленности рассеянного поля крестообразного вибратора по сравнению с диаграммой направленности линейного вибратора. Данные изменения проявляются в появлении -компоненты в диаграмме рассеяния, изменении структуры -компоненты диаграммы рассеянии, а также в изменении одно - и двухпозиционной эквивалентной поверхности рассеяния. При этом выполненный анализ возбуждаемых несимметричных гармоник в ортогональном плече крестообразного электрического вибратора позволяет указать направления, в которых изменения ДН по сравнению со случаем линейного вибратора будут наиболее существенными.

Решение данной задачи дает возможность определять направления, в которых электромагнитная совместимость антенн будет наилучшей.

6. Решена задача о минимизации мощности рассеяния электромагнитного поля крестообразным электрическим вибратором при сохранении уровня принимаемой мощности. Данная задача сформулирована в виде задачи отыскания условного экстремума, и решении задачи о возбуждении крестообразного электрического вибратора, которая по своей сути определяет максимальное значение отношения мощности принимаемого сигнала к мощности рассеиваемого поля. Решение указной задачи получено в виде аналитических соотношений.

7. Выполнен значительный объем исследований характеристик излучения и рассеяния электромагнитных волн антенной решеткой крестообразных электрических вибраторов с включенными сосредоточенными нагрузками. При этом показано, что при падении волны не по нормали распределение тока в возбуждаемом плече является несимметричным, а в ортогональном плече ток имеет антисимметричный характер. Кроме того, амплитуды токов в возбуждаемом и невозбуждаемом плечах могут быть соизмеримы по амплитуде. Включение нагрузок в возбуждаемое плечо вибратора приводит к усложнению характера распределения. Изменения формы диаграммы рассеяния крестообразного вибратора по сравнению с линейным излучателем обусловлены полями, возбуждаемыми токами -плеча. С учетом полученного распределения токов в -плече и выражений, определяющих вклад этих составляющих в диаграмму рассеяния, можно определить направления, в которых изменения диаграммы рассеяния будут максимальными. Так, например, для вибратора с длиной плеча , максимальные изменения компоненты диаграммы рассеяния, соответствующие антисимметричному распределению тока в -плече, для направления наблюдаются в секторе углов . Для компоненты диаграммы рассеяния соответствующие изменения имеют место в плоскости в секторе углов и симметричном ему секторе .

Личный вклад соискателя. Принимал личное участие в постановке и решении задачи возбуждения антенной решетки крестообразных электрических вибраторов сосредоточенными ЭДС и плоской электромагнитной волной, решении задачи минимизации мощности рассеянного крестообразными вибраторами поля. Кроме того, лично разработал программы расчета характеристик излучения и рассеяния рассматриваемых антенн и провел численные эксперименты.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1.  Исследование эффективной поверхности рассеяния крестообразного электрического вибратора / В сб. тр. III междунар. НТК «Физика и техн. прилож. волновых процессов», Волгоград, 6-12 сентября, 2004г., Россия. С.318.

2.  Динамическая диаграмма направленности систем крестообразных электрических вибраторов / В Междунар. межвуз. сб. научн. тр. – Ростов-на-Дону: Рост. гос. ун-т путей сообщ., 2004, с.128-137.

3.  , Влияние нагрузок на распределение токов в крестообразном вибраторе / Тр. Межд. научн.-практ. конф. «ТелекомТранс-2005», Сочи, Россия, С.214-217.

4.  , , Стажарова Л. Н. Особенности расчета антенн перспективных спутниковых систем связи / Тр. Межд. научн.-практ. конф. «Телеком-2005», Ростов-на-Дону, Россия, 18-19 мая 2005, С.68-72.

5.  , , Стажарова Л. Н. Применение пространственно-поляризационной обработки сигналов в антенных системах спутниковой связи / Тр. Межд. научн.-практ. конф. «Телеком-2005», Ростов-на-Дону, Россия, 18-19 мая 2005, С.72-76.

6.  , , Особенности рассеяния электромагнитных волн крестообразным электрическим вибратором. // Электромагнитные волны и электронные системы.‑ 2005. Т.10. №5. ‑ С.14-16.

7.  , , Распределение токов в крестообразном вибраторе с нагрузками, возбуждаемом плоской электромагнитной волной / Тр. Междунар. НТК «Излуч. и рассеян. ЭМВ ИРЭМВ-2005», Таганрог, Россия, 20-25 июня 2005г. ‑ С.85-88.

8.  Особенности рассеяния электромагнитных волн крестообразным электрическим вибратором / В сб. тр. IV междунар. НТК «Физика и техн. прилож. волновых процессов», Нижний Новгород, 3-9 октября, 2005г., Россия, С.205.

9.  , Минимизация мощности рассеяния электромагнитной волны крестообразным электрическим вибратором // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. ‑ 2005. ‑ №4. ‑ С. 52-55.

10.  , , Рассеяние электромагнитных волн крестообразным вибратором / Мат. 2-й Междунар. НПК «Актуальные проблемы развития ж/д транспорта», 2005 Самара. – СамараСАМГАПС, 2006. с.189.

11.  , , Динамическая диаграмма направленности системы вибраторных излучателей при использовании алгоритмов «сверхразрешения» / Мат. 2-й Междунар. НПК «Актуальные проблемы развития ж/д транспорта», 2005 Самара. – СамараСАМГАПС, 2006. с.187.

12.  , , Стажарова Л. Н. Синтез диаграммы направленности с учетом особенностей рассеяние на несущей конструкции / Тр. Межд. научн.-практ. конф. «ТелекомТранс-2006», Сочи, Россия, С.17.

13.  , , Стажарова Л. Н. Возможность управления диаграммой направленности сложного излучателя, образованного тремя взаимно ортогональными вибраторами / Тр. Межд. научн.-практ. конф. «ТелекомТранс-2006», Сочи, Россия, С.16.

14.  , , Стажарова Л. Н., Сухопаров П. Е. Цилиндрические антенны произвольного сечения в радиоэлектронных системах железнодорожного транспорта / Тр. Межд. научн.-практ. конф. «ТелекомТранс-2006», Сочи, Россия, С.15.

15.  Стажарова Л.Н. Взаимодействие несимметричных гармоник в крестообразном электрическом вибраторе// Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. ‑ 2006. ‑ №2‑ С. 79-83.

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ

РАССЕЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

КРЕСТООБРАЗНЫМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ВИБРАТОРАМИ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата физико-математических наук

Подписано в печать 27.03.2007. Формат 60х84/16.

Бумага офсетная. Ризография. Усл. печ. л. 1,4.

Уч.-изд. л. 1,42. Тираж 100 экз. Заказ №

Ростовский государственный университет путей сообщения.

Ризография РГУПС.

________________________________________________________________

Адрес университета: г. Ростов н/Д, пл. Ростовского Стрелкового

Полка Народного Ополчения, 2