Розглянуто задачу числового моделювання характеристики діелектричної дискової антени, збуджуваної вертикальним електричним диполем. Для розв'язання задачі використано метод напівобернення оператора разом з методом Гальоркіна, що дозволило одержати нескінченну блокову систему лінійних алгебричних рівнянь Фредгольма другого роду. Отримано характеристики антени в дальній зоні для різних матеріальних і електричних параметрів: діаграми спрямованості, потужності просторової хвилі та поверхневих хвиль, потужності, поглиненої диском, ККД, посилення та КСД антени.

Ключ. слова: диаграмма направленности, распределение ближних полей, диэлектрический диск, планарная диэлектрическая антенна, подложка
Індекс рубрикатора НБУВ: З845.452-01

Рубрики:

Діелектричні стрижневі антени

Шифр НБУВ: Ж69398 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Досліджено аксіально-симетричне випромінювання та власні частоти мікрострічкових антен (МСА) з нескінченно тонким ідеально провідним диском, друкованих МСА з тонким резистивним диском, і друкованих тонких дискових діелектричних антен із втратами. Для моделювання тонких резистивних і діелектричних дисків застосовано еквівалентні граничні умови для нескінченно тонких частково прозорих шарів. Для одержання матричних рівнянь Фредгольма другого роду використано метод аналітичної регуляризації в сполученні з методом Гальоркіна в просторі перетворень Ханкеля. За допомогою розроблених ефективних числових алгоритмів досліджено робочі характеристики антен: потужність випромінювання поверхневих хвиль, поглинену диском потужність, коефіцієнт корисної дії, коефіцієнт спрямованості, посилення та діаграми спрямованості антен, частоти та добротність власних коливань. Виявлено низку нових ефектів, які виникають в антенах завдяки частковій прозорості та неідеальності матеріалу диска, а також вивчено властивості антен електрично великих розмірів, що не можна описати відомими наближеними та числовими методами.

Теоретично та експериментально досліджено спрямоване випромінювання обмежених в просторі нестаціонарних полів (імпульсних хвильових пучків) та їх розсіяння на границях розділу шаруватих металеводіелектричних структур із втратами. Запропоновано алгоритм обробки просторово-часових експериментальних даних для визначення діелектричної проникності, провідності, товщини шару та частотно-кутової залежності коефіцієнту відбиття шаруватих структур. В загальному вигляді одержаний розв'язок задачі про випромінювання прямокутної апертурної антени, що збуджена нестаціонарним сигналом з довільною часовою залежністю і амплітудним розподілом щільності струму по апертурі з урахуванням довільної функції несинхронності збудження. Створено установку для експериментальних досліджень в часовій області за допомогою відеоімпульсів тривалістю сотні пікосекунд із застосуванням розроблених антен із щілиною, що розширюється. З вимірених часо-кутових характеристик визначені параметри кількох типів шаруватих діелектриків та радіопоглинаючих матеріалів.

Розглянуто задачі розсіювання плоских хвиль і хвильових пучків на гладких діелектричних циліндрах довільного поперечного перерізу, що моделюють діелектричні антени (ДА). Для розв'язку цих задач застосовано методи межових інтегральних рівнянь (ГІР), а саме: метод елементарних ГІР з методом аналітичної регуляризації і метод ГІР Мюллера. Суть методів полягає у представленні поля у вигляді поверхневих потенціалів по контуру розсіювача: просторового або подвійного шару для елементарних ГІР та їх комбінації для ГІР Мюллера. На підставі результатів вивчення властивостей алгоритмів на базі зазначених методів показано, що метод ГІР Мюллера є більш ефективним для аналізу ДА, оскільки має кращу збіжність та гарантує єдиність розв'язку у всіх точках. Для елементарних ГІР збіжність розв'язку гарантується скрізь, крім малих околиць дискретної безлічі дефектних точок (дефект методу є загальним для всіх елементарних ГІР і пов'язаний з втратою єдинності розв'язку на спектрі власних значень внутрішньої задачі Діріхле). Запропоновано засіб боротьби з дефектом, що дає змогу розпізнавати помилкові резонанси та проводити інтерполяцію у недоступній області без втрати фізичних резонансів. Спрямований характер поля випромінювача враховується за допомогою поля комплексного джерела як падаючого. Досліджено можливості підвищення коефіцієнта спрямованості антен за допомогою діелектричної лінзи Люнебурга, стрижневої ДА й еліптичної лінзової ДА. Проведено числові розрахунки з вибору оптимальних параметрів опромінювача та геометрії лінзи, а також частотного аналізу характеристик поля. З урахуванням хвильових ефектів надано ряд рекомендацій щодо

Аналитическое решение задачи преобразования поля в результате скачкообразного изменения проницаемости внутри (снаружи) диэлектрического цилиндра получено в виде преобразования Лапласа. Построенные решения записаны в виде ряда Релея, а также в виде ряда Дебая. Временная динамика переходных процессов представлена в виде совокупности возбуждаемых собственных мод структуры при обращении во временную область решения, полученного в виде ряда Рэлея, а также в виде суперпозиции движущихся нестационарных волновых фронтов, переотражающихся от границы, при обращении во временную область ряда Дебая. На основе разработанного математического аппарата решена задача о возможности контроля положения и формы фотонного нанофакела с помощью варьирования во времени параметров среды.

Представлена частотно перестраиваемая кольцевая диэлектрическая резонансная антенна. Преимуществами предложенной конструкции антенны является широкий диапазон перестройки и увеличение эффективности излучения. Представлены основные характеристики антенны, а также проведен анализ зависимостей центральной рабочей частоты антенны, коэффициента стоячей волны и диаграмм направленности в зависимости от положения составных частей диэлектрического резонатора. Исследовано влияние отношения внутреннего к внешнему радиусов кольцевого диэлектрического резонатора на эффективность перестройки частоты и эффективность излучения.