Введение к работе
Актуальность темы Одним из важных методов исследования природных сред является метод зондирования среды.излучением той или иной природы, имеющим в ней сравнительно малое затухание. Среда обычно является волноводом для проходящего через нее излучения, поэтому проблемы волноводного распространения занимает важное место в физике, в том числе в радиофизике и акустике.
Распространение волновых полей различной природы в природных волноводах - например, радиоволн в атмосфере или акустических волн в-океане - как правило является многоходовым, т. е. в формировании волновой картины поля участвуют определенное количество интерферирующих мод, кавдая из которых распространяется со своей фазовой скоростью. Интерференционная картина поля, получаемая в приемной антенне, при этом является весьма сложной и изменчивой, и нередко ее вообще усредняет по какому-либо параметру, в частности, по пространственной координате Сложность интерференционной структуры поля з волноводе является причиной того, что общие свойства ее практически не сікли исследованы до сих пор, в то же время очевидно, что неусредненная интерференционная картина поля может нести значительную информацию о среде распространения. Таким образом актуальной является задача выяснения общих свойств интерференционной структуры многомодового поля, на основе которых можно было бы датг адекватную интерпретацию сложной и изменчивой картине, возникающей при фазовых измерениях во флуктуируюцей среде.
Целью настоящей диссертации является исследование обоях свойств интерференционной структуры различных характеристик скалярных комплексных волновых полей в волноводах - структуры фазового фронта, мояиости излучения, взаимного энергетического спектра -а также ее изменчивости под влиянием возмущений профиля показателя преломления волновода.
Научная новизна
І. Построена теория воэмуиении для расчета постоянных распространения мод в волноводе для различных типов невозмуценного прч филя показателя преломления и выведены удобные аналитические формулы, пригодные для исследования интерференцкекной структуры поля в волноводе.
2.Впервые получено выражение для мощности, излучаемой источником в волноводе, при наличии как дискретного, так и непрерывного спектра, и ясследср-ано ее поведение в зависимости от пространственного положения источника относительно границ волновода, а также
- 2 -собенности частотного поведения излучаемой мощности. Показано, то зависимость мощности,- затрачиваемой на возбуждение дискрет-эго спектра собственных волн, от частоты всегда имеет скачки на ритических частотах, соответствующих рождении мод, тогда как за-ксимость мощности непрерывного спектра в случае мягкой границы,' гсизкой по своим параметрам к волноводному слов, имеет, вид слабо щиллируюшей кривой, а в случае границы, близкой к абсолютно меткой, - имеет резкие пики в окрестности"критических частот.
-
Впервые применена концепция дислокаций фазового фронта для следования интерференционной структуры детерминированных полей в югомодовых волноводах, дана оценка плотности дислокаций, рассмо->ено влияние возмущений профиля показателя преломления волновода, і движение дислокаций, исследовано проявление феномена дислокаций фазовых измерениях.
-
Введено понятие средних на нуль-носителе и предложен способ ічисления средних значений величин, характеризующих свойства и шедение дислокаций фазового фронта для пространственно однород-IX и стационарных случайных полей. Для случая гауссовой статисти-[ получены выражения, связывающие средние плотность числа дисло-:ций. длину нуль-линий поля и их среднеквадратичную скорость со '.w/гралъным и угловым распределением лучевой' интенсивности.
-
Построена теория взаимной спектральной плотности акустичес-іго поля в волноводе. Получены аналитические выражения, описываю-' е частотное поведение фазы взаимного спектра в зависимости от лового распределения лучевой интенсивности акустического шума в лноводе. Выявлены типичные формы частотной зависимости фазы при зличных характерах угловой зависимости
ма.
Практическая ценность изложенных в диссертации' результатов ключается в том, что применение концепции дислокаций фазового онта к детерминированным волноводам позволяет.с новой точки зре-я взглянуть на интерференционную структуру поля в волноводе, что овиляет правильно интерпретировать результаты различных экспери-нтов по измерению фазы, причем рассмотренные в диссертации общие ойстЕа интерференционной структуры присущи физическим полям бой природы. Результаты, полученные в диссертации, являются новой создания метода дислокационной томографии - нового перспе-ивного направления в исследовании природных волноводов. В насто-ее время планируется провести измерения фазовых вариаций акусти-ского поля в океане с использованием дислокационной теории, раз-той в диссертации.
- з -Апробация результатов. Основные результаты диссертации докладывались на V школе-семинаре по акустике океана (Звенигород, октябрь 1988г.), на I и II конференциях по акустике океана в Намангане (1985,87гг.), на семинарах Института обаей физики РАН и Института океанологии РАН.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ в научных журналах.
: Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Работа изложена на 118 страницах, включая 31 рисунок. Список литературы состоит из 38 наименований.
