Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование влияния границы раздела двух сред на электродинамические параметры вибраторных антенн Дмитриев, Михаил Викторович

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Дмитриев, Михаил Викторович. Исследование влияния границы раздела двух сред на электродинамические параметры вибраторных антенн : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.12.07 / Поволжский ин-т информатики, радиотехники и связи.- Самара, 1997.- 22 с.: ил. РГБ ОД, 9 98-8/1414-4

Введение к работе

Актуальность темы и состояние вопроса.

Теория и практика построения вибраторных антенн занимает одно из центральных направлений в теории и технике антенно-фидерных устройств.

Вибраторные антенны являются широко распространенным типом излучателей, используемых на различных объектах.

При анализе действующих антенн, а также при разработке новых типов антенн перед специалистами встает задача определения параметров излучателей, расположенных вблизи границы раздела хвоздух - среда, обладающая проводимостью»: входного сопротив-иения Zejc, сопротивления излучения i?z, распределения тока по

штенне Іуд) и др. Кроме того, часто необходимо знание диаграммы направленности и структуры поля вблизи антенны. Определение достоверных значений напряженностей электрического и магнитного полей особенно актуально при решении проблем электромагнит-яой совместимости (ЭМС) и электромагнитной экологии (ЭМЭ).

Основополагающими работами, посвященными строгому расчету распределения тока по вибратору можно считать труды і. Галлена, Леонтовича М.А и Левина М.Л. В них рассмотрен тонши трубчатый вибратор, расположенный в свободном пространстве, интегральное уравнение, полученное в этих работах, названное сравнением Галлена, позволяло вычислить распределение тока по зибратору и его входное сопротивление в свободном пространстве. Дальнейшее развитие эта теория получила в работах Р. Кинга, Сляцкина И.Г., Неймана М.С. и Соколова Н.О. Для решения указаний задачи широко используется также интегро-дифференциальное сравнение, полученное X. Поклингтоном.

Наиболее часто интегральные уравнения Галлена и Поклингто-т решают методом моментов (см., напр., работы Р.Харрингтона, Z. Митры). По существу он сводится к преобразованию указанных

уравнений в систему линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) N неизвестными. Эти неизвестные обычно представляют собой КС эффициенты разложения для тока в некоторой подходящей системе ба зисных функций. В зависимости от того, какие выбраны базисные и ве совые функции, существует достаточно большое разнообразие кои кретных реализаций данного метода.

Указанные работы позволили получить представление о парамеї pax вибраторных антенн, расположенных в свободном пространстве Однако, для решения многих практических задач, требовалось знани параметров антенн, расположенных вблизи поверхности раздела дву сред, например вблизи поверхности земли или воды. Наиболее простої путь - представить подстилающую поверхность в виде бесконечно: идеально проводящей плоскости. Используя метод зеркального ото бражения, можно перейти от модели с границей раздела к системе свя занных вибраторов. В этом случае параметры вибратора можно опре делить приближенно методом наведенных ЭДС. Эта же задача може быть решена в строгой постановке методом интегральных уравнение Наиболее подробно ее решение описано в работах Тихонова А.Н Дмитриева В.И., Эминова СИ. и Радцига Ю.Ю. Долгое время реше нием подобных уравнений занимались Нефедов Е.И. и Неганов В.А.

Замена реальной земной поверхности идеальнопроводящей плос костью не решила полностью проблему определения параметров ре альных антенн. Интерес к этой проблеме не ослабевает и в настояще время. В последние десятилетия появилось большое число работ, в КС торых авторы решают эту задачу в строгой постановке. К наиболе важным работам в данном направлении относятся статьи Д. Чанп Дж. Вэйта, Рашковского С.Л. Однако, и до настоящего времени, в ре шении этой проблемы существует много пробелов. Подробный анали указанных научных работ показал, что:

решение данной задачи часто проводилось с использование! грубых математических моделей, использование которых може привести к значительным погрешностям;

в работах, где использованы строгие модели, большинство ре зультатов приведены для полуволнового вибратора, рассматривается

один - два вида подстилающей поверхности, практически не отражены вопросы контроля точности вычислений;

многие работы, решение в которых находилось с использованием численных методов, проводились на вычислительной технике, имеющей крайне ограниченные возможности;

отсутствуют исследования систем вибраторов вблизи границы раздела. При рассмотрении подобных задач авторы, как правило, используют замену реальной земли идеальнопроводящей, что существенно упрощает задачу, но и приводит к дополнительной погрешности;

отсутствуют данные по расчету тока и входного сопротивления заземленного вертикального вибратора, хотя именно эта модель наиболее близка к реальным антенным системам, например, средневолновым антенным системам.

Цель работы: Исследование влияния границы раздела реальных сред на параметры вибраторных антенн на основе строгой постановки соответствующей электродинамической задачи.

Основные задачи исследования.

1.Решение задачи о распределении тока по уединенному линейному электрическому вибратору, расположенному вблизи границы раздела двух сред, методом интегральных уравнений. Исследование зависимости параметров вибратора (/ , Zex) от свойств подстилающей среды (,//, с) и высоты подвеса над границей раздела.

Исследование структуры электромагнитного поля вблизи электрического вибратора, расположенного у границы раздела сред.

2.Исследование зависимости параметров систем вибраторов, расположенных над границей раздела, от свойств подстилающей среды (,/Л,<т)и высоты подвеса.

3.Решение задачи о распределении тока по заземленному линейному электрическому вибратору методом интегральных уравнений. Исследование зависимости параметров вибратора, частично уг-

лубленного во вторую среду, (1{С) , Zgf) от свойств этой сред

(,/Л,<т) и глубины погружения. Исследование структуры электр»

магнитного поля в ближней зоне, создаваемого заземленным электр] ческим вибратором.

Методы исследования.

Все рассматриваемые задачи сведены к интегральным уравнені ям Фредгольма 1-го рода, допускающим построение устойчивого чи ленного решения путем сведения их к системам линейных алгебраич ских уравнений (СЛАУ). Используется метод саморегуляризации с к сочно-постоянной аппроксимацией искомых функций. В результат решения СЛАУ определяются токи, текущие по вибраторам. Электр! магнитное поле вычисляется на основе численного интегрирован! найденных токов.

Достоверность основных результатов и выводов диссертациоі ной работы обусловлена следующим. При выводе интегральных ураї нений выражения для электромагнитного поля были записаны в форм автоматически удовлетворяющей уравнениям Максвелла и условию і бесконечности. Граничные условия на границе раздела выполнялш благодаря выбору функции Грина двухслойного пространства. Инг гральные уравнения записывались на основе граничного условия і поверхности вибратора. При построении численного решения анализ] ровалась его устойчивость и внутренняя сходимость. Проверялась н вязка решения, которая в рассматриваемом случае имеет смысл прі верки точности выполнения граничных условий на поверхности ви! ратора. Условия на концах вибратора удовлетворялись благодаря опр делению в процессе решения входящих в правую часть неизвестнь постоянных. В тех случаях, когда это было возможно, проводило< сравнение полученных результатов с известными ранее.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые получены следующие теоретические и практические результаты:

р строгой постановке решена задача об излучении электромагнитных волн вертикальным электрическим вибратором, частично погруженным во вторую среду;

на основе полученного решении исследованы зависимости распределения тока и входного сопротивления заземленного вибратора от параметров второй среды (,//, сг);

разработан алгоритм численного анализа параметров связанных вибраторов, расположенных параллельно границе раздела;

проведены подробные исследования зависимости параметров вертикального и горизонтального линейных электрических вибраторов, расположенных над границей раздела двух сред, от электрофизических свойств второй среды.

Практическая ценность.

1.Разработан алгоритм и комплекс программ для расчета параметров вертикальных заземленных вибраторов.

2.Разработан алгоритм и комплекс программ для расчета параметров систем горизонтальных вибраторов, расположенных вблизи реальной границы раздела.

Положення, выносимые на защиту:

1.Алгоритм анализа параметров вертикального электрического вибратора, частично погруженного во вторую среду, основанного на строгой постановке соответствующей электродинамической задачи.

2.Алгоритм анализа систем горизонтальных электрических вибраторов, расположенных параллельно границе раздела сред, с учетом их взаимного влияния.

3.Результаты анализа влияния свойств второй среды (почва, вода) на параметры вертикальных электрических вибраторов, в том числе, частично углубленных во вторую среду.

4.Результаты анализа влияния свойств второй среды на параметры симметричных горизонтальных электрических вибраторов, в том числе, систем связанных вибраторов.

Реализация результатов работы.

Научные результаты, полученные в диссертационной работе, вошли в заключительный отчет НИР «Поисковые исследования путей создания передающей антенны СДВ диапазона на эффекте сверхпроводимости», проводимых МТУСИ и МТП «ЗАРЯ - РНЦ КАИ» (г. Москва), а также были использованы в научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах, проводимых на ВАЗе (г.Тольятти).

Новые алгоритмы, разработанные в диссертационной работе, использованы в учебном процессе ПИИРС при дипломном проектировании и в учебно-исследовательской работе студентов.

Использование результатов работы подтверждено соответствующими актами о внедрении.

Апробация результатов работы и публикации.

Основные теоретические положения и практические результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях в Московском техническом университете связи и информатики в 1995 и 1996 г.г., а также на конференции в Поволжском институте информатики, радиотехники и связи в 1996 г. Опубликовано 7 печатных работ, из них: 4 научных статьи в журналах, 3 тезисов докладов на конференциях.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, приложений и списка литературы из 103 наименований. Она содержит 106 страниц основного текста (в том числе 11 страниц списка литературы), 63 рисунка на 52 страницах и 4 приложения на 14 страницах. Общий объем работы 172 страницы.