LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

об'єкту а також т.зв. "МР із відносною фазою" (МРВ) на заданій частоті при даному куті спостереження (ракурсі) розсіювача. Змінюючи ракурс розсіювача за допомогою програмно- керованого позиціонеру, можна вимірювати кутові залежності модулів і фаз елементів МР і МРВ й одержувати поляризаційні діаграми розсіювання.

Як ілюстрація на рис.5 а,б і рис.6 а,б представлені деякі результати вимірювань на довжині хвилі 4 мм кутових залежностей елементів МР і МРВ зразкового об'єкту - металевого циліндра квадратного перетину 12 мм х 12 мм у власному лінійному поляризаційному базисі H-V (H означає горизонтальну поляризацію, а V- вертикальну) і відповідні теоретичні дані, розраховані для цієї матриці методом геометричної теорії дифракції.

Як видно з рисунків, має місце гарна відповідність обмірюваних і розрахованих амплітудних і фазових діаграм зворотного розсіювання (ДЗР) для обох базисних поляризацій.



а)


б)

Рис.5. Амплітудна (а) і фазова (б) діаграми зворотного розсіювання елемента shh матриці розсіювання металевого циліндра квадратного перетину у власному базисі H-V




а)


б)


Рис.6. Амплітудна (а) і фазова (б) діаграми зворотного розсіювання елемента svv матриці розсіювання металевого циліндра квадратного перетину у власному базисі H-V

Таким чином, проведені дослідження показали, що запропонований метод КХМ дозволяє моделювати і вивчати поляризаційні характеристики розсіювання фізичних об'єктів або їхніх масштабних моделей. Розроблений експериментальний макет ПМКП може бути використаний як основа для створення КО вимірників елементів поляризаційної матриці розсіювання, поляризаційних діаграм розсіювання та інших поляризаційних характеристик реальних фізичних розсіювачів чи їхніх масштабних моделей у лабораторних умовах у БММ і СММ діапазонах хвиль.

У восьмому розділі приведено результати досліджень, спрямованих на перспективний розвиток методу КХМ у плані розширення функціональних можливостей його застосування при розв'язанні різних наукових і прикладних задач.

Для вивчення динамічних поляризаційних характеристик розсіювання об'єктів запропоновано модифікований поляризаційно-частотний гомодинний метод КХМ, що дозволяє забезпечити одночасне і безупинне вимірювання усіх комплексних коефіцієнтів поляризаційної матриці розсіювання (ПМР). В основу методу покладено принцип комбінованого поляризаційно-частотного розподілу сигналів, відбитих від об'єкта, при опроміненні останнього двома ортогонально поляризованими хвилями, рознесеними по частоті на строго постійну величину, що не залежить від частоти джерела випромінювання. При цьому поляризаційний розподіл сигналів здійснюється на високій частоті, а частотний - на проміжній. Базисними поляризаціями є права і ліва кругові поляризації. Розроблено експериментальний макет квазіоптичної гомодинної експериментальної лабораторної установки ЕДМ для вимірювання ПМР об'єктів у ПДХ виду "порожнистий діелектричний променевід", на якому показана принципова реалізованість модифікованого методу з використанням квазіоптичної елементної бази і приладів у СММ діапазоні хвиль.

Теоретично й експериментально досліджено надширокосмугові квазіоптичні хвилеводні переходи, що дозволяють істотно збільшити робочий об'єм мікро-компактних полігонів і розширити клас об'єктів, що досліджуються методом КХМ. Запропоновано спосіб побудови і розрахунку оптимальних секційних переходів (ОСП) для квазіоптичних трактів короткохвильової частини міліметрового і СММ діапазонів хвиль, виконаних на основі ліній передачі класу ПДХ. Отримано аналітичні співвідношення, що дозволяють розрахувати ОСП мінімальної довжини для заданих значень діаметрів хвилеводів, що сполучаються, діапазону довжин хвиль і гранично припустимого значення втрат енергії робочої моди. Спосіб припускає поширення на ПДХ із будь-якою формою перерізу хвилепровідного каналу і типом межової структури. У результаті проведеного експериментального дослідження показано, що запропонований спосіб побудови і розрахунку надширокосмугових оптимальних секційних переходів забезпечує можливість ефективної передачі електромагнітної енергії між квазіоптичними лініями передачі класу ПДХ без істотного модового перетворення при високій чистоті і стабільності поляризації поля.

У висновку наведено основні результати і висновки дисертаційної роботи і зазначено перспективні області їхнього застосування.


ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ І ВИСНОВКИ


У дисертаційній роботі узагальнені результати теоретичних і експериментальних досліджень, спрямованих на рішення актуальної проблеми фізичного моделювання процесів електромагнітного розсіювання в ближньому міліметровому (БММ) і субмиллиметровому (СММ) діапазонах хвиль. Отримані результати використовуються при роз'язанні низки наукових і прикладних задач.

Основні наукові результати і висновки полягають у наступному:

1. Розвинено наукову концепцію квазіоптичного хвилеводного моделювання (КХМ) на основі комплексного використання електродинамічних властивостей квазіоптичних спрямовуючих структур класу "порожнистий діелектричний хвилевід" (ПДХ) з імпедансними межами і фундаментальним принципом подібності.

2. Науково обґрунтовано, розроблено і реалізовано новий метод фізичного моделювання характеристик розсіювання об'єктів у квазіоптичних спрямовуючих структурах класу ПДХ – метод квазіоптичного хвилеводного моделювання, при цьому:

  • установлено взаємо-однозначну відповідність між величинами, що спостерігаються – коефіцієнтами відбиття і проходження хвилеводної моди на об'єкті, розміщеному у ПДХ, і характеристиками розсіювання цього ж об'єкту у вільному просторі в полі плоскої хвилі;

  • розроблено математичну модель і проведено теоретичні оцінки методичних похибок визначення характеристик зворотного і прямого розсіювання методом КХМ;

  • обґрунтовано використання ПДХ як засобу формування поля при дослідженні характеристик розсіювання об'єктів методом КХМ, визначено критерії якості поля в робочому об'ємі й отримано розрахункові співвідношення для основних параметрів ПДХ, необхідних для реалізації даного методу;

  • показано, що в методі КХМ аксіальний розмір робочого об'єму за критерієм мінімізації подовжньої варіації поля значно перевершує аналогічний розмір для вільного простору, що відкриває можливість моделювання в лабораторних умовах значно протяжних розсіювачів;

3. Запропоновано принцип побудови нового класу радіовимірювальних систем для наукових і прикладних досліджень - квазіоптичних хвилеводних мікро-компактних полігонів (МКП), при цьому:

  • розроблено і проаналізовано математичну модель, що описує процес вимірювального перетворювання в МКП;

  • отримано аналітичні співвідношення, що дозволяють розрахувати основні параметри квазіоптичного радіовимірювального тракту МКП і зробити оцінку його метрологічних характеристик.

4. Для експериментального