Диссертация на соискание степени кандидата технических наук.
Москва, Московский энергетический институт, 2006. - 183 стр.
Специальность 05.12.07 - Антенны, СВЧ устройства и их технологии
Научный руководитель кандидат технических наук доцент В.В. Бодров
Цель работы заключается в разработке алгоритмов и программного
обеспечения, обеспечивающих высокую точность вычислений и при этом
сберегающих компьютерные ресурсы (объем оперативной памяти, время и
стоимость вычислений), на основе которых можно изучать влияние
слоистых диэлектрических сред, бесконечных по двум координатам, на
характеристики излучения антенн проволочного типа и передачу
радиосигнала между двумя антеннами в этих средах.
Научная новизна работы состоит в следующем:
На основе метода интегральных уравнений разработан универсальный алгоритм для расчета характеристик излучения проволочных антенн, расположенных внутри слоистых диэлектрических структур с потерями. Модель допускает изменение в широких пределах геометрических параметров этих структур и протяженностей трасс распространения электромагнитной энергии между приемной и передающей антеннами;
Разработан алгоритм расчета матрицы моментов, позволяющий сократить объем и время производимых вычислений за счет аналитических преобразований ядра интегрального уравнения и выделения асимптотик электромагнитных полей в виде поверхностных и пространственных волн;
Элементы матрицы СЛАУ для проволочных антенн в слоистой диэлектрической среде приведены к виду двумерного интеграла при горизонтальной ориентации антенн и к виду одномерного интеграла при вертикальной, что ранее было проделано лишь для бесконечных нитей тока. Практическая ценность диссертации заключается в том, что на основе методов, разработанных в рамках данной работы, имеется возможность изучать процессы распространения радиоволн в слоистых средах. Это имеет существенное значение для проектирования радиотехнических систем связи и подповерхностной локации, а также для решения задач электромагнитной совместимости. Практическая ценность также определяется разработанными алгоритмами и программным обеспечением, созданным на основе данных алгоритмов. ПО обладает дружелюбным интерфейсом и высокой скоростью счета. Список обозначений и сокращений
Введение
Обзор
Уравнение для тока на проводниках проволочной антенны
Введение
Построение интегрального уравнения для проволочной антенны
Расчет параметров связи и входного сопротивления проволочных антенн
Базисные функции тока
Алгоритм заполнения матрицы СЛАУ
Расчет взаимных сопротивлений сегментов антенн, расположенных в свободном пространстве
Введение
Запись и преобразование элементов СЛАУ
Вычисления и тестирование алгоритма
Электромагнитные поля и взаимодействие антенн в слое диэлектрика
Введение
Потенциалы Дебая
Решение граничной задачи с использованием потенциалов Дебая. Потенциалы дифракционного поля
Потенциалы первичного поля вертикальных источников
Потенциалы первичного поля горизонтальных источников
Выделение первичного и дифракционного полей при расчете матрицы моментов
Взаимные влияния вертикальных источников по дифракционному полю
Взаимные влияния горизонтальных источников по дифракционному полю
Заключение
Расчет матрицы моментов для антенн в плоском слое диалектика на металлическом экране
Введение
Постановка задачи
Выделение асимптотики полного поля
Запись и преобразование элементов СЛАУ для параллельных проводников антенн
Интегрирование дополнительного слагаемого функции Грина
Учет взаимодействий перпендикулярных сегментов проводников
Вычисления и тестирование алгоритма
Заключение
Расчет матрицы моментов для антенн в плоском слое диэлектрика окруженном воздухом
Введение
Особенности спектров дифракционного поля в слое диэлектрика конечной толщины
Взаимные влияния вертикальных источников по дифракционному полю
Взаимные влияния горизонтальных источников по дифракционному полю
Расчет диаграммы направленности над слоем антенны, расположенной внутри диэлектрического слоя
Заключение
Взаимодействие антенн, расположенных между двумя полубесконечными диэлектрическими слоями
Алгоритм расчета элементов СЛАУ
Вычисления и тестирование алгоритма
Заключение
Численное решение дисперсионного уравнения
На основе метода интегральных уравнений разработан универсальный алгоритм для расчета характеристик излучения проволочных антенн, расположенных внутри слоистых диэлектрических структур с потерями. Модель допускает изменение в широких пределах геометрических параметров этих структур и протяженностей трасс распространения электромагнитной энергии между приемной и передающей антеннами;
Разработан алгоритм расчета матрицы моментов, позволяющий сократить объем и время производимых вычислений за счет аналитических преобразований ядра интегрального уравнения и выделения асимптотик электромагнитных полей в виде поверхностных и пространственных волн;
Элементы матрицы СЛАУ для проволочных антенн в слоистой диэлектрической среде приведены к виду двумерного интеграла при горизонтальной ориентации антенн и к виду одномерного интеграла при вертикальной, что ранее было проделано лишь для бесконечных нитей тока. Практическая ценность диссертации заключается в том, что на основе методов, разработанных в рамках данной работы, имеется возможность изучать процессы распространения радиоволн в слоистых средах. Это имеет существенное значение для проектирования радиотехнических систем связи и подповерхностной локации, а также для решения задач электромагнитной совместимости. Практическая ценность также определяется разработанными алгоритмами и программным обеспечением, созданным на основе данных алгоритмов. ПО обладает дружелюбным интерфейсом и высокой скоростью счета. Список обозначений и сокращений
Введение
Обзор
Уравнение для тока на проводниках проволочной антенны
Введение
Построение интегрального уравнения для проволочной антенны
Расчет параметров связи и входного сопротивления проволочных антенн
Базисные функции тока
Алгоритм заполнения матрицы СЛАУ
Расчет взаимных сопротивлений сегментов антенн, расположенных в свободном пространстве
Введение
Запись и преобразование элементов СЛАУ
Вычисления и тестирование алгоритма
Электромагнитные поля и взаимодействие антенн в слое диэлектрика
Введение
Потенциалы Дебая
Решение граничной задачи с использованием потенциалов Дебая. Потенциалы дифракционного поля
Потенциалы первичного поля вертикальных источников
Потенциалы первичного поля горизонтальных источников
Выделение первичного и дифракционного полей при расчете матрицы моментов
Взаимные влияния вертикальных источников по дифракционному полю
Взаимные влияния горизонтальных источников по дифракционному полю
Заключение
Расчет матрицы моментов для антенн в плоском слое диалектика на металлическом экране
Введение
Постановка задачи
Выделение асимптотики полного поля
Запись и преобразование элементов СЛАУ для параллельных проводников антенн
Интегрирование дополнительного слагаемого функции Грина
Учет взаимодействий перпендикулярных сегментов проводников
Вычисления и тестирование алгоритма
Заключение
Расчет матрицы моментов для антенн в плоском слое диэлектрика окруженном воздухом
Введение
Особенности спектров дифракционного поля в слое диэлектрика конечной толщины
Взаимные влияния вертикальных источников по дифракционному полю
Взаимные влияния горизонтальных источников по дифракционному полю
Расчет диаграммы направленности над слоем антенны, расположенной внутри диэлектрического слоя
Заключение
Взаимодействие антенн, расположенных между двумя полубесконечными диэлектрическими слоями
Алгоритм расчета элементов СЛАУ
Вычисления и тестирование алгоритма
Заключение
Численное решение дисперсионного уравнения