Введение к работе
Актуальность темы. Круглые металлические диски и перфорированные круглыми отверстиями экраны широко используются в радиотехнике в качестве элементов антенн, замедляющих структур, частотно-селективных решеток. В связи с этим большой интерес представляют собой теоретические исследования дифракционных свойств различных структур, составной частью которых являются круглые диски.
Задача дифракции волн на диске относится к числу классических задач теории дифракции. Известны несколько способов её решения, основанных на использовании аналитических и численно-аналитических методов. Однако, её можно рассматривать в качестве ключевой при решения задач дифракции волн на более сложных структурах, составной частью которых являются диски. В связи с этим несомненный интерес представляют собой дальнейшие исследования с целью улучшения методики решений этой задачи. Используя теорему Бабине, решение задача дифракции на диске можно использовать для решения дополнительной задачи о дифракции на отверстии в экране.
Дифракция волн на структурах из дисков изучена значительно хуже.
Рассеивающая структура, состоящая аз дисков, представляет собой сложную систему, взаимодействие различных элементов которой существенно влияет на характеристики рассеянной волны. Наиболее полное описание поля рассеянной волны можно получить из строгого решения соответствующей краевой задачи.
Для получения строгого решения задач дифракции воля на рас-сеивателях сложной формы применяются методы, которые существенным образом опираются на использование ЭВМ. Важное место среди
4 / '
них занимают численно-аналитические методы.
При применении численно-аналитических методов исходные уравнения, следующие из уравнений Максвелла и граничных условий, подвергаются аналитическим преобразованиям с учётом специфики геометрии рассеивателя. Целью этих преобразований является получение корректных уравнений или систеи уравнений, эквива -лентных исходным. После этого конечные результаты получаются с использованием ЭВМ. Вследствие такого подхода численно-аналитические методы, в тех случаях, когда их удается применить, дают возможность построить высокоточные и эффективные алгоритмы.
Таким образом, актуальной проблемой является создание и развитие численно-аналитических методов,позволяющих теоретически изучать свойства полей, возникающих при дифракции волн на структурах из круглых дисков, и исследование физических характеристик таких полей.
Целью работы является:
разработка строгого численно-аналитического метода решения задач дифракции волн на структурах из дисков;
получение строгих решений задач дифракции, создание на их основе и реализация на ЭВМ высокоэффективных алгоритмов;
изучение физических особенностей рассеянных полей.
Научная новизна полученных результатов.
. Впервые метод частичного обращения оператора систематически применен к решению задач дифракции волн на структурах из дисков. Получены строгие решения задач дифракции волн на нескольких типах таких структур, аффективные в широком диапазоне длин волн. Изучены физические особенности полей, возникающих при дифракции волн на решетках из соосных дисков и плоской решетке
. 5 . из дисков.
Практическая ценность работы.
Разработанный в диссертации метод решения задач дифракции волн дает возможность с высокой степенью точности получать данные о дифракционных характеристиках структур из дисков.Такие структуры широко используются в радиотехнике.
Созданы алгоритмы решения задач дифракции, реализованные в виде комплекса программ на языке ІЮРТРАН-ІУ. Эти алгоритмы требуют небольшого объема оперативной памяти ЭВМ, позволяют получать результаты с высокой точностью и имеют высокое быстродействие. Алгоритмы перспективны для использования в системах машинного проектирования СВЧ устройств.
. На основе анализа результатов численных расчетов исследованы дифракционные характеристики.диска в\свободном пространстве, диполя над диском, структур из соосных дисков, а- также плоской периодической.решетки из дисков. ..
Решена задача о моделировании излучения дисковой микропо-лосковой антенны,с осесимметричным возбуждением.' '
Обоснованность и достоверность результатов и выводов определяется тем, что решение задач проводилось с помощью стро-. того численно-аналитического метода. При численных' расчетах проводился контроль за точностью вычислений с помощью формулы, следующей из закона сохранения энергий.
Когда оказывалось возможно, полученные в работе результа- ; ты и выводы сравнивались с имеющимися в литературе. Во всех случаях получено совпадение, в пределах точности расчетов.
Апробация работы и публикации. Всего по теме диссертации опубликовано 7 работ. Основные результаты изложены в публикациях [23-29], включающих 4 статьи и 3 тезисов докладов. Материалы диссертационной работы докладывались на Всесоюзном семинаре по дифракции (г.Львов, 1988 г), на семинаре "Математическое моделирование СИС СВЧ и КВЧ" (г.Телави, 1988 г.), на Всесоюзных школах-семинарах МЫЕТ-89 и ШЕТ-9І (г.Алушта, 1989 г, 1991 г.), на конференции по СИС СВЧ и КВЧ (г.Тула, 199I г.). Результаты работы включены в отчеты по I госбюджетной и I хоздоговорной НИР.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Она содержит 117 стр. основного текста, 28 иллюстраций,, список литературы из 40 наименований на 4 страницах.
