Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМУ ь ЦЕЛЬ диссертационной работы связаны с >бходимосты> системного подхода к построению реаения краевых іач теории передаючих и приемных антенных систем различного це->ого назначения. В работе рассматриваются системы, которые при-го называть тонкопроволочными, хотя этот термин и не совсем !кватно отражает суть проблемы. Зто системы, каждый распреде-шый (криволинейный) элемент которых допускает описание при ш«и введения продольной и поперечных координат. В узлах систе-выполияются заданные или получаемые естественным образом крае-! условия. При анализе необходимо учитывать геометрию г тополо- многосвязного ориентированного антенного графа, трассу расп-:транения слектромагнитных волн, функции распределения тока по ісречному сечению элементов, чправлящие однополесники, двух-[всники и многополюсники сосредоточенного типа, управлявшие менты распределенного типа и иные факторы. Возбуждение системы іжно допускать наличие полевых источников (заданное стороннее іктрическое поле и заданный сторонний ток, который возбуждает іроннее электрическое поле) и контактных источников (заданные іронние электрические токи в узлах). В известных работах рас-ітриваются простые модели и не учитываются многие факторы, ото зано не только с ограничениями на сложность известных методов. і ряда моделей имеются и принципиальные ограничения на пределы менимости. Вместе с тем требуется не только создать метод ана-а с учетом перечисленных вырч и иных факторов. Требуется реа-овать этот метод в виде пакета програї 'ных и сервисных, моду-, объединенных программной средой. Программная среда должна ускать работу в диалоговом режиме, должна содержать банк моей суцествувцих и проектируемых антенных систем различного це-ого назначения, должна содержать ба' моделей управляючих од-олесников, двухполюсников и многополюсников, должна содержать к моделей трасс распространения электромагнитных волн и возмо-
иных элементов. Система должна допускать возможность возбуж-ия источниками произвол-чого типа и т.д. В настояцей работе санная система создана, имеет необходимую документацию и набор
__ 4 — модельных (демонстрационных) „лскет. Система применялась для вы полнения работ по заказам промышленности.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКАЯ основа диссертационной рабо тн соответствует задаче математического программирования для ра диофизического приложения.
-На первом этапе рассмотрены физические модели элементов ан тениой системы (излучавшие, управляющие, транспортирующ'*е и иные и модели трасс par ространения электромагнитных волн. Определен, модель собственно антенной системы (в нее входят величины, кото рне подлежат определению при решении внутренней краевой задачи) модель расширенной антенной системы (расширение системы произво дится за счет добавления величин» которые является заданными) Расширенная модель должна соответствовать модели замкнутой систе мы, в ней должен имет место баланс комплексной мощности.
-На втором этапе введены математические модели элементов, не обходимые для построения замкнутой системы. Основным моментом ис следованк. является построение комплекснозначной функции Лагран жа. Зта функция определяет баланс комплексной мощности для модел расширенной антенной системы и в нее включены краевые условия н элементах и в узлах графа. Комплексная (реактивная) мощность сие темы должна быть конечной, что определяет класс функций искомог тока, в котором решение внутренней, краевой задачи существует единственно. Определение класса функций тока позволяет провеет регу.ізризирувщее преобразование функции Лагранжа по Тихонову по Лаврентьеву. Такое преобразование понижает сингулярности ядер, которые входит в функцию Лагранжа и позволяет представит эту функции в эквивалентном виде., Преобразование имеет смыс только на опр-деленном выше классе функций тока.
-На третьем этапе производится последовательное решение тре задич: внутренней краевой задачи, в коирой определяются искомы величины (токи на элементах, потенциалы узлов и т.д.); внешне краевой задачи, в котопой определ втея целевые функционал, пост роенные на решениях внутренней краевой задачи; задачи .пределени оптимальных параметров на основе решения внутренней и вне не краевых задач.
-На последнем этапе произведено сражение рчзультатгв с изве стными тепре -.іческим.і и экспериментальными.
--5--ШЧНнЯ НОВИЗНА И ПР ЭТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ диссертационной работы заключается в применении и обоснование злергетического метода решения внутренней краевой задачи с учетом модели трассы распространения электромагнитных волн, системы управления и иных факторов. Показано, что реяение существует и единственно тол. .о в определенном классе функций тока и следует из условия стационарности функции Лагранжа. Известные методы построения реаения той же задачи следуют из условия стационарности и эквивалентны. Удобно указать на следующие более частные результаты.
-
Показано, что реаение внутренней краевой задачи теории антенной системы эквивалентно ревению задачи дифракции на тонкопроволочной структуре. Класс функций тока у реаения следует из реаения задачи дифракции естественным образом.
-
Показано, что у функции Лагранха необходимо провести ре-гуляризирувщее преобразование. Такое преобразование учитывает поведение тока в угловых точках (точках бифуркации). Требование конечности реактивной мощности у замкнутой системы определяет класс функций тока у реаения и позволяет понизить сингулярность у ядер, которые входят в функции Лагранжа.
-
Показано,что применение алгебраических методов для реализации условия стационарности функции . агранжа приводит к схеме, соответствующей методу Галеркина. При реализации метода Галер-кина использовано 48 модификаций первого и второго базисов и пр изведён сравнительный анализ.
4. Показано,что условие стационарности функции Лагранжа может быть реализовано в результате построения реаения сгстемы интегро-дифференциальных уравнений и приведена соответствующая система.
5.. Показано, что как при реализации метода Галеркина, так и при построении решения на основе системи интегро-дифференциальных уравнений необходимые краевие условия в узлах следуют из условия стационарности 'функции Лагранжа естественным образом.
6. Показано, что для построения реаения системы интегро-дифференциальных уравнений при»ним метод полуобращения. Метод основан на преобразовании Гильберта на конечном интервале чля интегралов с ядром Копи. Метод позволяет перейти к системе интегральных уравнений Фредгольма второго рода с ограниченными симметричными ядрами.
-
Показано, что при возбуждении антенной систённ контактні образом при помощи системы фидерных линий с заданными токами Фі дерные линии следует включать в расширение антенной системы. Тої фидерных линий должны учитываться при проведении регуляризируюці го преобразования.
-
Показано, что при возбуждении антенной системы полевым о( разом целесообразно не переходить к источнику в виде дел- та-фуш ции. Следует переходить к модели антенной системы, которая болі адекватно отражает реальную модель.
-
Показано,что при расположении антенной системы над идеалі но проводящим полупространством регуляризирующее преобразован! необходимо производить как для реальной, так и для зеркально оі раженной систем. Следует различать случай, когда тот или ин( узел антенного графа к еот геометрический контакт с полупростраї ством и случай, когда имеется гальванический (и геометрические контакты.
-
Пс .азана, что при расположении антенной системы над елс истой трассой регуларизирувж,ее преобразование следует произве дить для реальной антенной системы и для искусственно введение системы с так называемым неполным отражением. Только в этом елі чае удается понизить сингулярность ядер у функции Лагранжа і вводя новых условных уравнений. ,
-
Показано, что модель импедансной трассы и постанов» внутренней краевой задачи теории антенной системы несовместш Понятие импеданса не имеет смысла в ближней зоне. Это утверждена касается всех методов режения внутренней кпаевой задачи теорк антенной системы, в которой используются условия импедансного ти па (например, чпедансного покрытия элементов).
-
При режении вневней краевой задачи теории антенной систе мы используются целевые функционалы от тока, который являете ревеиием виутреннА-краевой задачи, их вид определяет целевое на значение антенной системы.
-
ііри решении задачи определения оптимальных конс.руктивни параметров и оптимальной системы возбуждения используется ремеш внутреш й и внешней краевнх задач, в частности, применен рите pi.Л Редея.
__ 7 —
14. В работе расмотрены методы вычисления структуры элек ро-
гнитного поля для подели плоской слоистой трассы и плоского во-
оводного канала. В ближней зоне это необходимо для ремения вну-
енней, а в дальней зоне, -для ремения внешней краевых задач,
инято ч обоснован представление тензоров Грина в виг^ разл^-
ний по Миттаг-Леффлеру. Для реализации этого метода необходимо
ределение нулей характеристических уравнений и вычисление спе-
альных функций, которые названы интегралами излучения.
15. Проведено аналитическое исследование интегралов излучена
получены алгоритмы для их вычи.ления (функциональные разложе-
;я, асимптотические разложения с учетом разрывных слагаемых по оксу).
16. В приложении описана система программирования, созданная
і основе произведенных теоретических исследований. Система со-
оит из пакета (библиотеки) программных и сервисных модулей и
юграммы-оболочки (программной среды). Несколько слов о работе в
юграммной среде. ^
-На первом этапе программная среда работает с банком моделей ілучавцих систем (топология и геометрия), банком моделей трасс іспространения электромагнитных волн и банком моделей систем уп-іві.ния в диалоговом режиме. Результатом работы первого этана іляетсд файл исходных данных для избранного варианта. На осноье ійла исходных данных и библиотеки программных и сервисных моду-:й создается исполнительный модуль для работы всех последувцих гапов.
-На втором этапе производится ревение внуренней краевой за-ічи: определение распределенного на'элементах графа тока, определение потенцилов узлов, вычисление энергетических и иных хар^-геристик.
-На третьем этапе производится речение внеаней краевой за-ічи: определение целевых функционалов.
-На четвертом этапе приизгідится определение оптимальных па-аметрчв излучающей системы.
-На последнем этапе используется сервисные программы, хотя их абота может производиться независимо.
Програымая среда имеет объем исполнительного файла порядка 50 килобайт. Исполнительные модули для сложных антенных систем
— 8 --имеют объем до 300 килобайт. Система находится в рабочем состо нии. Реализация произведена на языке Turbo-Pascal на РС/Й Имеется набор демонстрационных дискет.
ПУБЛИКАЦИИ И АПРОБАЦИЯ результатов диссертационной рабо приводилась в течении более чем 20 лет. Теоретические исследов ниа по данному вопросу опубликованы. Ньде, в списке работ по те диссертации содержится 35 наименований, в том числе четыре мои графии. Результаты по отдельным вопросам і разные годы докладыв лись на симпозиумах и сеі шарах в гг. Одессе, Горьком, Омск Хабаровске, Самаре, Саратове, Днепропетровске; в г. Москве НЭП, на физическом факультете «ТН, ИРЭ РАН.
СТРНКТ9РЙ И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. 'Содержательной части диссе тационной работы предпосланы Обзор литературы и Введение, в кот рых обсуждаются методологические основы исследования.Содержател ная часть состоит из 14 параграфов и Заключения, после чего ел дует список использованной литературы и список работ автора теме диссертации. В конце работы имеется дополнение, в котор описан один из вариантов реализации пррограммной среды с пр мерами и обсуждением. Объем диссертации составляет 277 страниц.
