Розв’язок рівняння електромагнітного поля, розсіяного розкривом рупорного випромінювача, методом перевалу
Abstract
У складі антенних систем сучасних радіоелектронних засобів зв’язку, радіолокації, телебачення тощо широко застосовують рупорні випромінювачі. Перевагою рупорів є простота їх конструкції та високі технічні характеристики. Проте є і певні недоліки. Для їх оцінювання та можливого усунення під час проєктування нових антенних систем зазвичай проводять електродинамічний розрахунок електромагнітного поля, розсіяного від рупорного випромінювача, з урахуванням усіх причин розсіювання для його зменшення. Використання відомих методів розрахунку зумовлюють появу алгоритмів у незамкненій формі, що зазвичай не мають точного розвязання. У тих небагатьох випадках, коли відомий їх чіткий розв’язок, вони мають досить складний вигляд і навіть за допомогою сучасних програмних пакетів обчислювальних засобів не дозволяють з’ясувати фізичну сутність або причину закономірностей такого процесу. У цьому разі щироко застосовують наближені асимптотичні методи. З’ясовано, що для розв’язання крайових задач визначення електромагнітного поля, розсіяного від рупорного випромінювача, доцільно скористатися методом перевалу. У статті детально розглянуто цей метод на прикладі рівняння електромагнітного поля, розсіяного розкривом рупорного випромінювача, як однієї з причин дифракції на рупорі з метою її зменшення. Дослідження складається з двох завдань: детального розгляду методу перевалу для розв’язку інтегрального подання рівняння електромагнітного поля; визначення поля, розсіяного розкривом рупорного випромінювача. У задачі розглядається один із випадків довільного падіння плоскої хвилі, а саме коли вона поляризована нормально до площини падіння, тобто площина поляризації хвилі та площина падіння взаємоперпендикулярні. Проведено моделювання проміжних результатів для основної хвилі H01 типу та хвиль вищих типів H02, H03, H04, що є визначальними у кінцевих виразах. Отримано вираз для розсіяного розкривом рупора поля за нормальної поляризації падаючої хвилі до площини її падіння після взяття інтегралів методом перевалу. На відміну від складних сучасних програмних продуктів таке рішення дозволить проаналізувати фізичні процеси, які відбуваються під час відбиття електромагнітного поля розкривом рупорного випромінювача. Як приклад розглянуто розсіяне поле у двох площинах. За такими простими виразами, можна легко побудувати діаграми розсіяного поля в програмі Маthcad. Для цього, у подальшому, необхідно врахувати «паразитні» хвилі, викликані нерегулярністю рупора вздовж поздовжньої осі.
Keywords
