Введение к работе
Актуальность темы исследования
Задача дифракции электромагнитных волн (ЭМВ) на сферических телах является классической. Решением этой задачи занимались выдающиеся ученые: Релей, Шварцшильд, Ми, Фок, Л. Вайнштейн,идр.
Первоначально, возникнув, как граничная задача математической физики, допускающая строгое решение, проблема получила в дальнейшем технические применения при исследовании рассеяния ЭМВ и света на капельках дождя и тумана, для определения радиолокационного поперечника рассеяния сферических тел, для исследования распространения радиоволн вдоль земной поверхности и др.
Несмотря на большое количество публикаций, задачи ЭМ дифракции ограничивались случаями проводящей сферы, однородной диэлектрической сферы без потерь и с потерями. Трудности численного решения задачи связаны с расчетами характеристик рассеяния при больших (относительно длины волны X.) размерах сфер и при учете потерь энергии материалом сферических тел.
В последние годы появилось ряд новых задач в рамках исследуемой проблемы. Во-первых, это задача ЭМ возбуждения и дифракции на многослойных сферических образованиях, моделирующих голову человека пользователя персональным средством связи. Во-вторых, это задачи электромагнитного экранирования с помощью тонких полупроводящих сферических оболочек, выполненных из современных материалов, например, из углепластов. Решению этой последней проблемы посвящена наша работа.
Цели и задачи работы:
Целью диссертационной работы является всестороннее исследование внутренних (резонаторных) и внешних (дифракционных) характеристик полупроводящих сферических оболочек.
В результате исследования поставлены и решены следующие задачи:
- электромагнитное возбуждение многослойного сферического образования,
построение единой тензорной функции Грина, описывающей электромагнитное поле в любой подобласти структуры,
переход от общего решения к сферической оболочке,
описание поля в любой точке многослойной структуры,
- исследование резонансных свойств внутреннего объема, определение
резонансных частот,
- определение внешних дифракционных характеристик оболочки.
РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ j БИБЛИОТЕКА I
3 1^Щ]
Методы исследования:
- решение векторной граничной задачи математической физики для
стратифицированной области,
использование аппарата тензорных функций. Грина, допускающих альтернативные представления и универсальную запись.
Научная новизна работы:
использование универсальной записи тензоров Грина для многослойной области,
определение электромагнитного поля во всех подобластях структуры,
удачная нормировка сферических функций Бесселя и их комбинаций, обеспечивающая компактную запись сложного решения,
использование асимптотический представлений специальных функций для получения частных решений,
разработка подпрограмм расчета последовательностей функций Бесселя от комплексного аргумента,
учет тепловых потерь в материале оболочки,
запись внешних характеристик объекта, допускающих экспериментальную проверку.
Практическая значимость..
Результаты проведенных исследований практически использованы для целей:
- определения зон эффективного экранирования чувствительной аппаратуры
от внешних электромагнитных воздействий,
- определения радиолокационных характеристик рассеяния сферических
объектов,
- приближенной оценки коэффициента прохождения через полупроводящие
пленки.
Практическая ценность работы подтверждена, актами внедрения и испытаний.
Апробация работы.
Основные результаты работы доложены:
на ежегодных конференциях молодых ученых и аспирантов УПУ-УПИ (2001,2002,2003г.г.),
на научных семинарах кафедры Высокочастотных средств радиосвязи и телевиденияУГГУ-УПИ(2001-2003г.г.).