LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Фізичне моделювання електромагнітного розсіювання в квазіоптичних спрямовуючих структурах

Національна академія наук України

Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я.Усикова








КІСЕЛЬОВ ВОЛОДИМИР КОСТЯНТИНОВИЧ



УДК 537.87: 621.372.8



ФІЗИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО РОЗСІЮВАННЯ

в квазіоптичних спрямовуЮЧИХ СТРУКТУРАХ



01.04.03 – радіофізика



Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора фізико-математичних наук









Харків – 2002

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова

Національної академії наук України

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Горобець Микола Миколайович, Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна МОН України, завідувач кафедри прикладної електродинаміки; доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Дробахін Олег Олегович, Дніпропетровський національний університет МОН України, завідувач кафедри фізики НВЧ; доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Фісун Анатолій Іванович, Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України (м. Харків), провідний науковий співробітник відділу твердотільної електроніки.

Провідна установа: Радіоастрономічний інститут НАН України, відділ космічної радіофізики (м. Харків).


Захист відбудеться “_16_” квітня 2002 року о _15__ годині. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.157.01 Інституту радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України за адресою: 61085, м. Харків, вул. Ак. Проскури, 12, актова зала.


З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України за адресою: 61085, м. Харків, вул. Ак. Проскури, 12.


Автореферат розісланий "_12_" __березня___ 2002 р.


Вчений секретар

спеціалізованої вченої радиКириченко О.Я.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. В останні десятиліття розвиток експериментальної радіофізики значною мірою пов'язаний з освоєнням короткохвильової частини міліметрового (т.зв. ближнього міліметрового (БММ)) і субміліметрового (СММ) діапазонів радіохвиль. Одним з напрямків наукового і народногосподарського застосування БММ і СММ хвиль є одержання даних про фізичні властивості і характеристики матеріальних об'єктів, недоступних безпосередньому спостереженню. Ці дані одержують радіофізичними методами шляхом дистанційного зондування досліджуваного об'єкта спрямованими електромагнітними хвилями і дослідження характеристик розсіяного ним випромінювання в обраному частотному діапазоні. Достовірність і надійність інтерпретації отриманих у такий спосіб результатів дуже часто можуть бути підтверджені лише шляхом порівняння з експериментальними даними, отриманими шляхом моделювання відповідних електромагнітних характеристик у контрольованих лабораторних умовах з використанням тих чи інших фізичних принципів і фізичних моделей. При цьому, через природну обмеженість лабораторного простору, складність і дорожнечу виготовлення моделей об'єктів складної геометричної форми дуже великих чи, навпаки, дуже малих розмірів у натуральну величину, широко використовують метод масштабного електродинамічного моделювання (ЕДМ), заснований на відомому принципі подібності. Можливість створення фізичної моделі заданої електродинамічної системи є наслідком лінійності рівнянь Максвелла, що описують електромагнітні поля у системі. Особливо широко і ефективно метод масштабного ЕДМ застосовується у радіолокації. Він є основним методом дослідження ефективної площі розсіювання (ЕПР), діаграм розсіювання (ДР), елементів поляризаційної матриці розсіювання (ПМР) та інших радіолокаційних характеристик об'єктів у лабораторних умовах.

У даний час для лабораторного моделювання процесів радіолокації усе більш широко використовуються БММ і СММ хвилі. Це зв'язано з тим, що, з одного боку, спостерігається стійка тенденція до укорочення робочої довжини хвилі РЛС, обумовлена безупинно зростаючими вимогами підвищення роздільної здатності, зменшення масогабаритних показників, а також одержання якісно нової некоординатної інформації про об'єкт спостереження – про його т.зв. "електромагнітні сигнатури", тобто індивідуальні ознаки, властиві винятково даному об'єкту. З іншого боку, постійно виникають задачі, що вимагають попереднього детального дослідження структури радіолокаційного розсіяного поля проектованих великих і складних об'єктів за допомогою відносно невеликих і недорогих фізичних моделей.

Існує багато інших важливих задач, у розв'язанні яких істотну допомогу може зробити масштабне електродинамічне моделювання на БММ і СММ хвилях. Серед них можна назвати, наприклад, проблему вивчення закономірностей розсіювання хвиль оптичного діапазону на мікрочастинках природного й антропогенного походження, і тісно пов'язане з цією проблемою коло задач екологічного моніторингу навколишнього середовища. Великі можливості для застосування ЕДМ на БММ і СММ хвилях відкриваються також у радіоастрономії, біофізиці, дефектоскопії, інтроскопії та інших областях науки і техніки.

Надзвичайно важлива особливість діапазонів БММ і СММ хвиль, що робить їх особливо привабливими для розв'язання задач фізичного моделювання електромагнітного розсіювання, полягає в можливості і доцільності використання принципів квазіоптики, що дозволяють сполучити хвильовий і оптичний підходи при розробці методів і засобів виміру параметрів радіохвиль і радіокіл у цих діапазонах. Радикальний перехід до квазіоптичних (КО) принципів побудови елементної бази і приладів БММ і СММ діапазонів, здійснений на початку 60-х років минулого століття, дозволив перебороти низку принципових фізичних і технологічних обмежень, що перешкоджали освоєнню цих діапазонів хвиль за допомогою традиційних одномодових металевих хвилеводів і компонентів. На сьогодні створено елементну базу і комплекси КО радіовимірювальних приладів та компонентів загального застосування, виконаних у ІРЕ НАН України на основі КО лінії передачі класу "порожнистий діелектричний хвилевід" (ПДХ) виду "порожнистий діелектричний променевод", запропонованого Є.М. Кулешовим спільно з співробітниками, а також в ІРЕ НАН України та ІРЕ РАН на основі ПДХ виду "металодіелектричний хвилевід", запропонованого Ю.М. Казанцевим спільно з співробітниками. Квазіоптичні радіовимірювальні методи і засоби БММ і СММ хвиль на основі тих чи інших видів ПДХ вже успішно застосовуються для діагностики плазми на експериментальних установках термоядерного синтезу, у радіоастрономічних спостереженнях та радіолокації, для радіоспектроскопічних досліджень діелектриків, феритів, напівпровідників, композитів та інших матеріалів і речовин, у