LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

висновок про те, що найбільш доцільною областю практичного використання методу є область БММ і СММ довжин хвиль, проте у принципі метод припускає поширення на всю міліметрову і навіть сантиметрову області, з одного боку, і аж до далекої інфрачервоної області – з іншого.

У п'ятому розділі проведено дослідження, спрямовані на експериментальне підтвердження отриманих теоретичних оцінок і висновків про можливість використання методу КХМ для вимірювання енергетичних характеристик розсіювання, зокрема, таких найважливіших енергетичних характеристик об'єкта як ефективна площа розсіювання (ЕПР) і кутові залежності ЕПР - діаграми зворотного розсіювання (ДЗР).

Для експериментальної перевірки досліджуваного методу КХМ і відпрацьовування методики вимірів ЕПР і ДЗР об'єктів у БММ і СММ діапазонах хвиль було розроблено і здійснено квазіоптичну лабораторну установку – експериментальний макет мікро-компактного полігону (МКП) на основі круглого ПДХ виду "порожнистий діелектричний променевід" з діаметром хвилепровідного каналу 20мм і комплексу КО пристроїв і компонентів, що перекривають широкий діапазон довжин хвиль від 2.5мм до 0.3мм. МКП забезпечує роботу в двох вимірювальних режимах: у режимі прийому доплерівських сигналів, відбитих від досліджуваного об'єкта при зворотно-поступальному русі останнього уздовж променеводу, і в гомодинному режимі з компенсацією фону при нерухомій осі обертання об'єкту. Перший режим використовувався для дослідження зразкових об'єктів, що мають дуже малі значення ЕПР, у тому числі для вимірювання ЕПР ряду невеликих металевих сфер у резонансній області розсіювання. Другий режим використовувався для вимірювань ЕПР і ДЗР зразкових об'єктів у вигляді металевих пластин, циліндрів і моделей елементарних розсіювачів. Така універсальність досягнута за рахунок використання оригінальної квазіоптичної схеми, що практично не вимагає перебудови тракту при переході з одного режиму роботи на іншій.

Експериментальна перевірка методу КХМ для моделювання енергетичних характеристик зворотного розсіювання здійснювалася на добре вивчених у теоретичному і в експериментальному плані об'єктах – металевих сферах, плоских металевих пластинах і металевих кругових циліндрах, для яких існують точні чи достатньо точні теоретичні дані за рішенням прямої задачі розсіювання. Приведені результати по вимірам ЕПР і ДЗР зразкових об'єктів підтвердили можливість і доцільність використання методу КХМ для вивчення енергетичних характеристик розсіювання у БММ і СММ діапазонах хвиль.

У шостомурозділі наведено результати досліджень, що мають на меті дати експериментальне обґрунтування можливості використання методу КХМ для вивчення амплітудно-фазових характеристик прямого і зворотного розсіювання об'єктів у БММ і СММ діапазонах хвиль. Експериментальна перевірка методу і відпрацьовування методик вимірювання амплітудно-фазових характеристик прямого і зворотного розсіювання фізичних об'єктів чи їхніх масштабних моделей здійснювалися за допомогою створеного експериментального макету автоматизованого мікро-компактного полігону. Високочастотна частина МКП виконана на основі широкодіапазонного круглого ПДХ виду "порожнистий діелектричний променевід" діаметром 40 мм і комплексу КО приладів і елементів, що перекривають діапазон довжин хвиль приблизно від 4 мм до 2.5 мм . Низькочастотну частину реалізовано з використанням комплексу апаратних і програмних засобів на базі персонального комп'ютера і уніфікованих функціональних модулів, виконаних у стандарті КАМАК. МКП дозволяє опромінювати досліджуваний об'єкт, розміщений у ПДХ, лінійно поляризованою хвилею і вимірювати відносні амплітуди та фази розсіяних у зворотному напрямку (відбитих) і розсіяних у прямому напрямку (прохідних) хвиль для будь-якого ракурсу об'єкта при обертанні останнього в горизонтальній площині в межах азимутальних кутів 00…3600.



а)

б)

Рис.4. Амплітудна і фазова діаграми зворотного (а) і прямого (б) розсіювання квадратної металевої пластини 10 х 10 мм, обмірювані методом КХМ на довжині хвилі 4 мм; поляризація горизонтальна (електричний вектор лежить у площині падіння хвилі на пластину).


Таким чином, є можливість для одержання амплітудних діаграм зворотного розсіювання (АДЗР) і фазових діаграм зворотного розсіювання (ФДЗР), а також, відповідно, амплітудних діаграм прямого розсіювання (АДПР) і фазових діаграм прямого розсіювання (ФДПР) об'єкта при заданій частоті і поляризації.

Як зразкові розсіювачі використовувалися прямокутні металеві пластини, диски, циліндри і конуси. Для ілюстрації ефективності застосування методу КХМ для вимірювання амплітудно-фазових характеристик розсіювання на рис. 4а,б представлені деякі результати вимірювання, отримані за допомогою створеного макету МКП. На рис.4а для порівняння зображена також АДЗР квадратної пластини, розрахована методом геометричної теорії дифракції (ГТД), що демонструє гарне узгодження експерименту з теорією в широкій області значень азимутальних кутів саме там, де метод ГТД забезпечує досить високу точність.

Сьомий розділ присвячений дослідженню можливості використання методу КХМ для вимірювання поляризаційних характеристик розсіювання об'єктів. Це припущення засноване на цінній якості квазіоптичної лінії передачі класу "порожнистий діелектричний хвилевід" - поляризаційній ізотропності, що дозволяє передавати по ПДХ без викривлення сигнали будь-яких видів поляризації. Завдяки цьому виникає принципова можливість одержання експериментальних даних про поляризаційні характеристики розсіювання, зокрема, про комплексні елементи матриці розсіювання (МР) об'єкту. Як відомо, МР може бути отримана шляхом одночасного вимірювання амплітуд і фаз ортогонально поляризованих компонентів хвиль, відбитих від досліджуваного об'єкту при його послідовному опроміненні двома ортогонально поляризованими електромагнітними хвилями.

Для дослідження ефективності застосування методу КХМ для вимірювання МР у БММ і СММ діапазонах хвиль був створений експериментальний макет поляриметричного мікро-компактного полігону (ПМКП), виконаний з використанням частини розробленого в ІРЕ НАНУ комплексу КО приладів і елементів на основі круглого ПДХ виду "порожнистий діелектричний променевід" діаметром 40 мм. ПМКП є автоматизована приймально-передавальна вимірювальна установка гомодинного типу з двома ортогонально поляризованими приймальними каналами. Вимірювання здійснюються послідовно для двох ортогональних лінійних поляризацій хвилі, що опромінює досліджуваний об'єкт у ПДХ, при повному поляризаційному прийомі розсіяних хвиль. Вимірювальна процедура містить у собі вимірювання і реєстрацію відносних рівнів амплітуд і зсуву фаз ортогональних поляризаційних компонентів (паралельного і кросового) відбитого розсіювачем сигналу щодо опорного сигналу, а також диференціального зсуву фази між цими компонентами в будь-якому обраному лінійному поляризаційному базисі. Таким чином, ПМКП дозволяє за два послідовних опромінення виміряти повну МР