Введение к работе
Актуальность проблемы. Изучение проблем распространения радиоволн в условиях городского окружения является важным современным направлением развития прикладной электродинамики, актуальность которого обусловлена бурным развитием средств телекоммуникаций, спутниковой и особенно сотовой связи. Многочисленность и разнообразие видов дифрагирующих объектов, сложность их структуры делает затруднительным использование строгих методов расчета, поэтому наиболее распространенным подходом в настоящее время является геометрооптический подход к вычислению полей на основе изучения многократных отражений от идеально проводящих и импедансных поверхностей. Собственно дифракционные эффекты, которые часто являются единственным источником поля в затененных областях, при этом учитываются путем применения решений, предлагаемых геометрической теорией дифракции (ГТД) для таких базовых дифракционных моделей, как клин и криволинейная поверхность и их разновидностей типа клин-клин, криволинейный клин и т.д.
Представляется, однако, что для более адекватного отражения реальных условий распространения радиоволн, количество таких базовых моделей, связанных с дифракционными эффектами, должно быть достаточно велико. В данной работе исследуются электродинамические модели, которые могут представлять в этом смысле значительный интерес: проводник конечной длины, криволинейная поверхность со слоем поглощающего материала, периодическая структура. Данные модели гстественным образом могут быть соотнесены как с реальными объектами, гак и с их фрагментами, например, конечный проводник - для юделирования растительности и элементов конструкций, рассеивающие
4 свойства плавных неровностей рельефа с покрытием и без него, а так:
некоторых искусственных сооружений могут быть достаточно хорої
описаны с использованием аппарата ползущих волн. Поверхность здан
может быть представлена, как некоторая периодическая структура.
Следует также указать, что исследование указанных моделей, кро уже отмеченного, может иметь более широкое практическое применені например, при рассмотрении дифракционных полей активных и пассивні антенных вибраторов, расчетах радиолокационной заметности реальні объектов, изучении характеристик рассеяния антенных решеток и частота селективных поверхностей, некоторых других.
Представленные модели не являются новыми в теории дифракщ однако, некоторые их свойства, специфические для применения в проблем телекоммуникации, до сих пор не изучены.
Целью настоящей работы является исследование таких объектов, к прямолинейный проводник конечной длины и конечной проводимосі ползущие волны на цилиндрической поверхности с поглощающі диэлектрическим покрытием, 3-мерная периодическая структура перспективой использования результатов этих исследований в проблем телекоммуникации и проблемах дифракции на элементах тел сложи формы.
Научная новизна: Для классической задачи дифракции на импедансном вибраторе предложеі новое аналитическое решение, основанное на идеях и методах физическі теории дифракции; впервые исследованы свойства ползущих волн : цилиндрической поверхности с поглощающим диэлектрическим покрытие выявлено существование "эффекта критической величины потері проанализированы дифракционные свойства 3-мерной периодическі
5 структуры в области высоких частот, предложены новые асимптотические
модели для одномодового и многомодового режимов.
На защиту выносятся следующие результаты:
-
Анализ дифракции плоских ЭМ волн на тонком прямолинейном проводнике конечной длины и конечной проводимости методом физической теории дифракции.
-
Основной вклад в поглощение поля в проводнике вносит поверхностная волна тока, причем это поглощение может быть максимизировано путем варьирования геометрических и физических параметров модели.
5. Численный анализ свойств ползущих волн на поверхности кругового цилиндра с поглощающим диэлектрическим покрытием. Эффект "критической величины потерь", заключающийся в том, что высшие моды ползущих волн могут трансформироваться из затухающих в распространяющиеся, когда величина затухания превышает некоторую критическую величину.
-. Новое программное обеспечение, позволяющее вычислять функции Бесселя комплексных порядка и аргумента в широком диапазоне их значений.
. Расчет параметров высокочастотной дифракции ЭМ волн на 2-мерной решетке из прямоугольных отверстий в плоской идеально проводящей пластине конечной толщины. Аналитическое решение для одномодового режима решетки.,
Асимптотический подход к решению для многомодового режима решетки, основанный на ГТД решении задачи дифракции на клине.
Практическая значимость. Результаты работы могут быть
спользованы в задачах телекоммуникации и распространения радиоволн в
южных условиях, расчетах дифракционных характеристик активных и ссивных вибраторов, распространения волн вдоль криволинейных
поверхностей, расчетах простых частотно-селективных поверхностей и фильтров.
Апробация работы. Материалы, включенные в диссертацию, докладывались на Северо-американской конференции по радиофизике, Онтарио, Канада, 1991 г.; на 10й международной конференции по антеннам и распространению радиоволн, Эдинбург, Великобритания, 1997 г., а также обсуждались на семинарах ИРЭ РАН и НИВЦ МГУ.
Публикации. По результатам диссертации опубликовано 6 печатных работ.
