авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Рассеяние электромагнитного поля нелинейными шаром, ансамблем шаров и возможность управления их спектральными характеристиками

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Хрипков Александр Николаевич

Рассеяние электромагнитного поля нелинейными шаром, ансамблем шаров и возможность управления

их спектральными характеристиками

Специальность 05.12.07 «Антенны, СВЧ-устройства и их технологии»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Таганрог 2007

Работа выполнена на кафедре Антенн и радиопередающих устройств

Технологического института Южного федерального университета в г. Таганроге

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Б.М. Петров

(Технологический институт, г. Таганрог)

Официальные оппоненты:

Доктор физико-математических наук, профессор

Заргано Геннадий Филиппович

(г. Ростов – на – Дону, ЮФУ)

Доктор технических наук, профессор

Мануилов Борис Дмитриевич

(г. Ростов – на – Дону, Военный институт ракетных войск)

Ведущая организация:

Таганрогский авиационный научно-технический комплекс им. Г.М. Бериева

г. Таганрог

Защита диссертации состоится 3 июля 2007 г. в 1020 в ауд. Д-406 на заседании диссертационного совета Д 212.208.20 при федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в Технологическом институте ЮФУ по адресу:

пер. Некрасовский, 44, г. Таганрог, Ростовская область, ГСП-17А, 347928.

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке

Южного федерального университета.

Отзыв на автореферат, заверенный гербовой печатью организации, просим направлять по адресу:

ТТИ ЮФУ, ученому секретарю диссертационного совета Д212.208.20,

пер. Некрасовский, 44, г. Таганрог, Ростовская область, ГСП-17А, 347928.

Автореферат разослан « » мая 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

к.т.н., доц. В.В. Савельев

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Впервые, в 40-е годы ХХ века, задачи исследования структур с нелинейными электродинамическими (ЭД) свойствами возникли в связи с обнаружением эффектов нелинейного рассеяния (ЭНР) электромагнитных (ЭМ) волн в антенно-фидерных трактах и вызываемых ими помех радиосвязи. ЭНР заключается в том, что при возбуждении структур с нелинейными ЭД свойствами ЭМполем спектр рассеянного ЭМполя обогащается по сравнению со спектром стороннего ЭМполя различными комбинационными частотами.

Исследования задач возбуждения и рассеяния ЭМполя на структурах с нелинейными ЭД свойствами требует интенсивно развивающееся направление нелинейной радиолокации, где в качестве информационного сигнала об объекте используется рассеянное ЭМполе на гармониках частоты облучения, возникающее из-за наличия у облучаемой структуры нелинейных свойств. Нелинейные ЭД свойства структур позволяют обнаруживать их на фоне отражений от окружающей среды при ее зондировании ЭМволнами, а в ряде случаев дистанционно получать информацию о динамических процессах в структуре и окружающей ее среде. Современная техника сверхвысоких частот обладает настолько хорошими характеристиками (значительной чувствительностью, динамическим диапазоном, мощностью излучения), что появляется проблема электромагнитной совместимости различных устройств. Корректное рассмотрение этих вопросов невозможно без точного учета влияния ЭНР.



ЭНР используется при реализации управления рассеянием ЭМполя управляемыми покрытиями из композитных нелинейных материалов. Такие материалы применяются для идентификации объектов на основе модуляции рассеянного ими ЭМполя.

Исследование рассеяния ЭМполя на шарообразных поверхностях с нелинейными по электрическому полю свойствами необходимо для решения проблем электромагнитной совместимости и подавления паразитных полей, появляющихся при работе радиосистем, находящихся на спутниках, кораблях, наземных контрольных станциях, самолетах. Решение этой задачи позволяет развивать перспективные методы радиолокации, основанные на избирательном приеме нелинейно рассеянного ЭМполя.

Одиночные нелинейные шарообразные радиолокационные отражатели (РЛО) и их ансамбли могут быть использованы в качестве маркеров и маяков для дистанционного поиска потерпевших катастрофу летательных аппаратов и других объектов. Нелинейные шарообразные ложные радиолокационные цели (ЛРЦ) могут применяться для создания перенацеливающих помех для защиты объектов с малой радиолокационной видимостью, выполненных по технологии «Стелс», в том числе для перенацеливания нелинейных радиолокационных систем на ЛРЦ. При воздействии сигналов специальной формы на нелинейные элементы ЛРЦ происходит их нелинейное взаимодействие с излучаемым радиолокатором ЭМполем. При этом возникает модуляция рассеянного ЭМполя. Это позволяет создать нелинейные шарообразные ЛРЦ, которые имеют параметры частотного спектра ЭМполя рассеяния, соответствующие параметрам спектра ЭМполя рассеяния реальных объектов.

Целью диссертационной работы является разработка методики решения задач рассеяния ЭМполя на одиночном шаре с нелинейными по электрическому полю ЭД свойствами и на ансамбле шаров; применение этой методики к исследованию задач рассеяния ЭМполя на нелинейном по электрическому полю одиночном шаре и на ансамбле шаров; численное и экспериментальное исследование закономерностей рассеяния ЭМполя на одиночном шаре с нелинейными ЭД свойствами и на ансамбле шаров применительно к построению на их основе РЛО и ЛРЦ, а также исследование возможности управления их характеристиками.

В диссертационной работе ставятся следующие задачи:

  • постановка граничных задач рассеяния ЭМполя шаром из нелинейного по электрическому полю однородного вещества; а также металлическим и магнитодиэлектрическим шарами, покрытыми слоем нелинейного по электрическому полю однородного вещества;
  • постановка граничной задачи рассеяния ЭМполя ансамблем магнитодиэлектрических шаров;
  • постановка граничной задачи рассеяния ЭМполя ансамблем шаров с нелинейными по электрическому полю ЭД свойствами;
  • численное исследование радиолокационных характеристик (РЛХ) одиночного шара с нелинейными по электрическому полю ЭД свойствами и ансамбля шаров для случая рассеяния ими бигармонического ЭМполя;
  • экспериментальное исследование возможности управления спектральными характеристиками ЭМполя, рассеянного уединенным шаром с нелинейными по электрическому полю ЭД свойствами и ансамблем шаров.

Научная новизна работы заключается в следующем:

  1. Впервые поставлены и решены граничные задачи рассеяния ЭМполя на шаре из однородного материала с нелинейными по электрическому полю свойствами, а также на металлическом и магнитодиэлектрическом шарах, покрытых слоем нелинейного по электрическому полю однородного вещества. Полученные аналитические выражения применены для численного анализа РЛХ шаров.
  2. Впервые поставлена и решена граничная задача рассеяния ансамблем магнитодиэлектрических шаров ЭМполя сторонних источников.
  3. Впервые поставлена и решена граничная задача рассеяния ансамблем нелинейных по электрическому полю шаров ЭМполя сторонних источников.
  4. Разработана методика численного исследования решения задач рассеяния на ансамбле шаров ЭМполя сторонних источников.
  5. Исследованы РЛХ ансамблей нелинейных по электрическому полю шаров. Установлен ряд ЭД закономерностей рассеяния ЭМполя нелинейными по электрическому полю шарами. Эти закономерности (обобщающие аналитические, численные и экспериментальные результаты) отражают влияние геометрических и ЭД параметров шаров на РЛХ ансамблей.

Практическая ценность проведенного исследования заключается в следующем:

  1. Получены новые знания в области исследования ЭНР.
  2. Создана теория, алгоритмы и программы расчета РЛХ нелинейного по электрическому полю одиночного шара и ансамбля шаров. Рассчитаны значения нелинейных эффективных площадей рассеяния (НЭПР) и интегральных нелинейных эффективных площадей рассеяния шаров на комбинационных частотах.
  3. Сделаны выводы и рекомендации, вытекающие из полученных ЭД закономерностей нелинейного рассеяния ЭМполя и позволяющие предложить новые нелинейные ЛРЦ на основе ансамблей шарообразных нелинейных РЛО с заданными РЛХ.
  4. Создан измерительный комплекс для исследования в условиях безэховой камеры РЛХ управляемых нелинейных РЛО и программы управления измерительным комплексом1).
  5. Исследована возможность управления РЛХ нелинейных по электрическому полю шаров и их ансамблей1).

Внедрение результатов работы. Изложенные в диссертации результаты исследований получены автором в процессе выполнения НИР «Поисковые исследования по разработке радиомаскирующих структур нового поколения с использованием эффектов нелинейного и компьютерного управления рассеянием электромагнитных полей» (шифр – «Шаль»), выполненной в соответствии с Государственным оборонным заказом на 2001 г., утвержденным Постановлением Правительства Российской Федерации от 01.02.2001 г. № 75-4; г/б НИР «Разработка методов моделирования и алгоритмов синтеза радиоэлектронных средств для информационно-телекоммуникационных систем повышенной эффективности» Рег.№01.2.00.100677, проводившейся в соответствии с тематическим планом Таганрогского государственного радиотехнического университета. Также результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе кафедры Антенн и радиопередающих устройств Технологического института Южного федерального университета в г. Таганроге; создан измерительный комплекс, издано учебное пособие, разработано и поставлено семь лабораторных работ по теме диссертации по дисциплине «Электродинамические характеристики средств навигации и пассивной противорадиолокации» для специальностей «Радиофизика и электроника», «Радиотехника», «Средства радиоэлектронной борьбы»2). Внедрение результатов работы подтверждено соответствующими актами.

Обоснованность и достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, определяется:

  • использованием при их получении теории почти-периодических функций, метода собственных функций и метода решения бесконечной системы алгебраических уравнений усечением, базирующихся на строго доказанных и корректно используемых методах прикладной электродинамики, математического анализа и теории функций комплексного переменного;
  • тестированием разработанных программ расчета РЛХ и совпадением результатов, в частных случаях линейных сред шаров, с результатами других авторов: результаты решения задачи рассеяния ЭМполя одиночным шаром совпадают с результатами, полученными Борном М. и Вольфом Э., Вайнштейном Л. А., Мевелем Ж.; результаты решения задачи рассеяния ЭМполя ансамблем шаров качественно совпадают с результатами, полученными Розенбергом В. И. и Козловым И. П.;
  • непротиворечивостью полученных результатов теоретических и экспериментальных исследований РЛХ нелинейного шарообразного РЛО с результатами исследований, проведенными другими авторами: полученные зависимости НЭПР на частотных гармониках от амплитуд спектральных составляющих напряженностей падающего на шар ЭМполя качественно совпадают с соответствующими результатами, данными Горбачевым А. А., Ларцевым С. В. и другими; результаты расчета зависимостей НЭПР от ЭД параметров нелинейного вещества качественно совпадают с результатами, полученными на кафедре Антенн и радиопередающих устройств Технологического института Южного федерального университета в г. Таганроге;
  • экспериментальной проверкой основных теоретических результатов.

Апробация диссертационной работы. Результаты исследований неоднократно докладывались и обсуждались на международных и всероссийских конференциях, а также на научно-практических и студенческих конференциях ТРТУ, в том числе: Междунар. научн. конф. «Излучение и рассеяние электромагнитных волн – ИРЭМВ – 2003», Таганрог, 18-23 июня 2003 г.; Междунар. научн. конф. «Излучение и рассеяние электромагнитных волн – ИРЭМВ – 2005», Таганрог, 18-23 июня 2005 г; LII научн. - техн. конференция профессорско-преподавательского состава, аспирантов и сотрудников ТРТУ, Таганрог, 2006 г.; Тринадцатая Всероссийская Научная Конференция Студентов–Физиков и молодых учёных «ВНКСФ-13», Ростов-на-Дону – Таганрог, 20 – 26 апреля 2007 г.





Были так же приняты к устному представлению и опубликованы полные тексты докладов на Международных симпозиумах: 14-я Международная крымская конф. «СВЧтехника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2004); 5th int. conf. on antenna theory and techniques, Kyiv, 2005 г.; 18th int. Wroclaw symposium and exhibition on electromagnetic compatibility, Wroclaw, 2006 г.; Молодежь и современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций «РТ-2006», Севастополь, 2006 г.; IX Междунар. научно – методическая конференция вузов и факультетов телекоммуникаций, Санкт-Петербург, 2006 г.; Всероссийская научно-техническая конференция «Направления совершенствования методов и средств снижения заметности для разработки перспективных образцов вооружения и военной техники», Воронеж, 2006 г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 22 работы, в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах, 1 отчет по НИР, одно учебное пособие, 11 тезисов докладов, из них 2 на английском языке.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов основного текста, заключения и четырех приложений. Работа содержит 216 с., в том числе 163 с. основного текста, 46 с. рисунков, список литературы из 133 наименования на 13 с. и 40 с. приложений.

Основные положения, выносимые на защиту:

  • постановка и решение задач рассеяния ЭМполя на шаре из нелинейного
    по электрическому полю однородного вещества; на металлическом и магнитодиэлектрическом шарах, покрытых слоем нелинейного по электрическому полю однородного вещества;
  • решение задачи рассеяния ЭМполя ансамблем магнитодиэлектрических шаров;
  • постановка и решение задачи рассеяния ЭМполя ансамблем шаров с нелинейными по электрическому полю свойствами;
  • численное и экспериментальное исследование РЛХ нелинейного по электрическому полю одиночного шара и ансамбля шаров, а также исследование возможности управления ими.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, приведены основные положения, выносимые на защиту, приведен краткий обзор содержания диссертации.

В первом разделе приведен обзор литературы по методам ЭД анализа структур с нелинейными ЭД свойствами и методам решения задач рассеяния ЭМполя на одиночном магнитодиэлектрическом шаре и на ансамбле шаров. В результате анализа литературы для проведения исследований выбран подход, основанный на представлении спектральных составляющих напряженностей ЭМполя вне шара как системы сферических пространственных гармоник волн электрического и магнитного типов и установлении нелинейных граничных условий (НГУ) импедансного типа на поверхности шара, связывающих нелинейным соотношением касательные составляющие векторов напряженностей электрического и магнитного полей у поверхности шара с его ЭД параметрами.

Также в первом разделе поставлена общая задача рассеяния ЭМполя одиночным нелинейным по электрическому полю шаром и ансамблем шаров. Постановка задачи следующая. В неограниченном пространстве, заполненном линейной однородной изотропной средой с параметрами , , расположены непересекающихся шаров радиусов , , …, , покрытых веществом с нелинейными по электрическому полю свойствами (рис. 1).

Электрофизические характеристики нелинейного вещества неизменны во времени и заданы. Внутренняя область шаров заполнена идеальным проводником, или магнитодиэлектриком, имеющим линейные или нелинейные свойства. Введем обозначение .

Вне шаров в области заданы сторонние электрические и магнитные токи на частотах , , …, с мгновенными значениями плотностей объемного тока , где р – точка наблюдения, t – время,
при  – амплитуды плотностей тока на частотах .

Рис. 1 Сторонний ток возбуждает в неограниченном пространстве первичное ЭМполе с комплексными амплитудами (КА) векторов напряженностей электрического и магнитного полей, определяемых по заданным значениям . Под воздействием стороннего ЭМполя в объеме шаров индуцируется ЭМполе с мгновенными значениями векторов напряженностей , , а вне шаров – рассеянное поле с векторами напряженностей , . Полное поле вне шаров определяется векторами


Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.