АНАЛИЗ ПОЛЯ ПРЕЛОМЛЕННОЙ ВОЛНЫ В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЛИНЗАХ ДИАГРАММООБРАЗУЮЩИХ СХЕМ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК РЭС СВЧ-, КВЧ-ДИАПАЗОНА НА ОСНОВЕ ИНТЕГРАЛЬНОГО УРАВНЕНИЯ И МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (заключительная часть цикла*)
АНАЛИЗ ПОЛЯ ПРЕЛОМЛЕННОЙ ВОЛНЫ В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЛИНЗАХ ДИАГРАММООБРАЗУЮЩИХ СХЕМ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК РЭС СВЧ-, КВЧ-ДИАПАЗОНА НА ОСНОВЕ ИНТЕГРАЛЬНОГО УРАВНЕНИЯ И МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (заключительная часть цикла*)
DOI
10.33286/2075-8693-2020-44-86-103
Авторы
Шишкин Николай Викторович, д-р техн. наук, доцент, Академия ФСО России. E-mail: putnicorel@mail.ru.
Кочетков Вячеслав Анатольевич, канд. техн. наук, доцент, Академия ФСО России. E-mail: buhtins@mail.ru.
Сивов Александр Юрьевич, канд. техн. наук, доцент, Академия ФСО России. E-mail: buhtins@mail.ru.
Тихонов Алексей Викторович, канд. техн. наук, Академия ФСО России. E-mail: put-nicorel@mail.ru.
Лысанов Иван Юрьевич, сотрудник Академии ФСО России. E-mail: ivanlisa-nov@gmail.com.
Солдатиков Игорь Викторович, сотрудник Академии ФСО России. E-mail: put-nicorel@mail.ru.
Ключевые слова
линзовые антенные решетки, сферические и плоские электромагнитные волны, численные методы электродинамики, интегрирование на комплексной плоскости
Аннотация
Исследовано применение методов решения интегрального уравнения для определения амплитуды и фазы плоской электромагнитной волны внутри диэлектрических СВЧ-линз. Приведены выражения для определения амплитуды и фазы преломленной волны на второй преломляющей поверхности диэлектрической линзы как функции от угла падения сферической волны излучателя на линзу применительно к области исследования – диэлектрическим линзам в качестве диаграммо-образующих схем антенных решеток радиоэлектронных средств СВЧ- и КВЧ-диапазонов в процессе их проектирования. Представлены решения для прелом-ленной составляющей поля излучателя сферической волны, разложенной на плоские на основе методов решения интегральных уравнений и модифицированного метода конечных элементов
Литература
1. Применение методов геометрической оптики при проектировании линзовых антенных решеток (2-я часть цикла статей) / Н. В. Шишкин [и др.] // Техника радиосвязи. 2017. Вып. 1 (32). С. 46–63.
2. Constantine A. Balanis. Antenna theory. Analysis and design. 3-rd edition. Hobo-ken, New Jersey. : Wiley Interscience. 2005. 1073 p.
3. Atef Z. Elsherbeni, Payam Nayeri and C. J. Reddy. Antenna analysis and design us-ing FEKO electromagnetic simulation software. Institution of Engineering and Technology, M. Faraday House, Six Hills, Stevenge, Herts, SG1 2AY, UK : Scitech Publishing. 2004. 237 p.
4. Бреховских Л. М. Волны в слоистых средах. М. : Изд-во Академии наук СССР, 1957. 501 с.
5. Самохин А. Б. Интегральные уравнения электродинамики трехмерных струк-тур и итерационные методы их решения (обзор) // Радиотехника и электроника. 1993. Т. 38. Вып. 8. С. 1345–1369.
6. Колтон Д., Кресс Р. Методы интегральных уравнений в теории рассеяния. М. : Мир, 1987. 289 с.
7. Анализ поля преломленной сферической волны в диэлектрических линзах диа-граммообразующих схем антенных решеток РЭС СВЧ-КВЧ диапазона длин волн / В. А. Кочетков [и др.] // Технические науки: тенденции, перспективы и технологии развития : сб. науч. тр. VI-й Междунар. НПК. Волгоград : ИЦРОН, 2019. С. 25–29.
8. Авдеев С. М., Бей Н. А., Морозов А. Н. Линзовые антенны с электрически управляемыми диаграммами направленности / под ред. Н. А. Бея. М. : Радио и связь, 1987. 128 с.
9. Дьяконов В. П. Математическая система Maple V R3/R4/R5. М. : Солон, 1998. 399 с.
10. Function series. Maple online help. URL: http: // www.maplesoft.com/support/help/
index.aspx (дата обращения: 13.12.2019).
11. Пантелеев А. В., Якимова А. С. Теория функций комплексного переменного и операционное исчисление в примерах и задачах : учеб. пособие. 3-е изд. СПб. : Лань, 2015. 448 с.
12. Зелкин Е. Г., Петрова Р. А. Линзовые антенны. М. : Сов. радио, 1974. 280 с.
13.Dielectric lens design concepts to enhance antenna directivity and gain / J. Baker [et al.] // Intern. Journal of Innovative research in computer and communication engineering. Vol. 3, February 2015, pp. 779–783.
14. Вержбицкий В. М. Численные методы (линейная алгебра и нелинейные уравнения) : учеб. пособ. для вузов. 2-е изд., испр. М. : ИД «ОНИКС 21 век», 2005. 432 с.
15. Single-mode optical waveguides / C. Yeh [et al.] // Appl. Opt. Vol. 18, no. 10. May 1979, pp. 1490–1504.
16. B. M. A. Rahman and J. B. Davies. Penalty function improvement of waveguide so-lution by finite elements // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. Vol. MTT-32. Aug. 1994, pp. 992–928.
17. Возможность применения метода конечных элементов для электродинамического анализа диэлектрических линз как элементов диаграммообразующих схем антенных решеток РЭС СВЧ и КВЧ диапазонов / В. А. Кочетков [и др.] // Изв.Тул. гос. ун-та. Сер. : Технические науки. 2019. Вып. 10. С. 172–180.
18. R. Wait and A. R. Mitchell. Finite Element Analysis and Applications. Chichester : Wiley, 1985. URL: https://doi.org/10.1002/zamm.19870670620 (дата обращения: 04.12.2019).
19.M. J. McDougall and J. P. Webb. Infinite elements for the analysis of open dielectric waveguides // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. Vol. 37, Nov. 1989, pp. 1724–1731. URL: https://doi.org/10.1002/mmce.4570050204 (дата обращения: 05.12.2019).
20.A Modified Finite-Element Method for Dielectric Waveguides Using an Asymptoti-cally Correct Approximation on Infinite Elements. Jan A.M. Svedin // IEEE Trans. On Microwave Theory and Techniq. 1991, Vol. 39, no. 2, pp. 258–266.
21. Устройства СВЧ- и КВЧ-диапазонов. Методы расчета. Алгоритмы. Технологии изготовления : монография / Ю. А. Иларионов [и др.]. М. : Радиотехника, 2013. 752 с.
22. Полянин А. Д., Манжиров А. В. Справочник по интегральным уравнениям. М. : Физико-математическая литература, 2003. 608 с.
23. R. P. Singh Kushwah, P. K. Singhal. Design of 2D-Bootlace lens with 5 focal feed for multiple beam forming // J. Electromagnetic Analysis & Applications. 2011. Vol. 3, pp. 39–42. URL: http://scirp.org/journal/PaperInformatuion.aspx?PaperID=4121 (дата обращения: 02.12.2019).
2. Constantine A. Balanis. Antenna theory. Analysis and design. 3-rd edition. Hobo-ken, New Jersey. : Wiley Interscience. 2005. 1073 p.
3. Atef Z. Elsherbeni, Payam Nayeri and C. J. Reddy. Antenna analysis and design us-ing FEKO electromagnetic simulation software. Institution of Engineering and Technology, M. Faraday House, Six Hills, Stevenge, Herts, SG1 2AY, UK : Scitech Publishing. 2004. 237 p.
4. Бреховских Л. М. Волны в слоистых средах. М. : Изд-во Академии наук СССР, 1957. 501 с.
5. Самохин А. Б. Интегральные уравнения электродинамики трехмерных струк-тур и итерационные методы их решения (обзор) // Радиотехника и электроника. 1993. Т. 38. Вып. 8. С. 1345–1369.
6. Колтон Д., Кресс Р. Методы интегральных уравнений в теории рассеяния. М. : Мир, 1987. 289 с.
7. Анализ поля преломленной сферической волны в диэлектрических линзах диа-граммообразующих схем антенных решеток РЭС СВЧ-КВЧ диапазона длин волн / В. А. Кочетков [и др.] // Технические науки: тенденции, перспективы и технологии развития : сб. науч. тр. VI-й Междунар. НПК. Волгоград : ИЦРОН, 2019. С. 25–29.
8. Авдеев С. М., Бей Н. А., Морозов А. Н. Линзовые антенны с электрически управляемыми диаграммами направленности / под ред. Н. А. Бея. М. : Радио и связь, 1987. 128 с.
9. Дьяконов В. П. Математическая система Maple V R3/R4/R5. М. : Солон, 1998. 399 с.
10. Function series. Maple online help. URL: http: // www.maplesoft.com/support/help/
index.aspx (дата обращения: 13.12.2019).
11. Пантелеев А. В., Якимова А. С. Теория функций комплексного переменного и операционное исчисление в примерах и задачах : учеб. пособие. 3-е изд. СПб. : Лань, 2015. 448 с.
12. Зелкин Е. Г., Петрова Р. А. Линзовые антенны. М. : Сов. радио, 1974. 280 с.
13.Dielectric lens design concepts to enhance antenna directivity and gain / J. Baker [et al.] // Intern. Journal of Innovative research in computer and communication engineering. Vol. 3, February 2015, pp. 779–783.
14. Вержбицкий В. М. Численные методы (линейная алгебра и нелинейные уравнения) : учеб. пособ. для вузов. 2-е изд., испр. М. : ИД «ОНИКС 21 век», 2005. 432 с.
15. Single-mode optical waveguides / C. Yeh [et al.] // Appl. Opt. Vol. 18, no. 10. May 1979, pp. 1490–1504.
16. B. M. A. Rahman and J. B. Davies. Penalty function improvement of waveguide so-lution by finite elements // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. Vol. MTT-32. Aug. 1994, pp. 992–928.
17. Возможность применения метода конечных элементов для электродинамического анализа диэлектрических линз как элементов диаграммообразующих схем антенных решеток РЭС СВЧ и КВЧ диапазонов / В. А. Кочетков [и др.] // Изв.Тул. гос. ун-та. Сер. : Технические науки. 2019. Вып. 10. С. 172–180.
18. R. Wait and A. R. Mitchell. Finite Element Analysis and Applications. Chichester : Wiley, 1985. URL: https://doi.org/10.1002/zamm.19870670620 (дата обращения: 04.12.2019).
19.M. J. McDougall and J. P. Webb. Infinite elements for the analysis of open dielectric waveguides // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. Vol. 37, Nov. 1989, pp. 1724–1731. URL: https://doi.org/10.1002/mmce.4570050204 (дата обращения: 05.12.2019).
20.A Modified Finite-Element Method for Dielectric Waveguides Using an Asymptoti-cally Correct Approximation on Infinite Elements. Jan A.M. Svedin // IEEE Trans. On Microwave Theory and Techniq. 1991, Vol. 39, no. 2, pp. 258–266.
21. Устройства СВЧ- и КВЧ-диапазонов. Методы расчета. Алгоритмы. Технологии изготовления : монография / Ю. А. Иларионов [и др.]. М. : Радиотехника, 2013. 752 с.
22. Полянин А. Д., Манжиров А. В. Справочник по интегральным уравнениям. М. : Физико-математическая литература, 2003. 608 с.
23. R. P. Singh Kushwah, P. K. Singhal. Design of 2D-Bootlace lens with 5 focal feed for multiple beam forming // J. Electromagnetic Analysis & Applications. 2011. Vol. 3, pp. 39–42. URL: http://scirp.org/journal/PaperInformatuion.aspx?PaperID=4121 (дата обращения: 02.12.2019).
Для цитирования
Анализ поля преломленной волны в диэлектрических линзах диаграммообразующих схем антенных решеток РЭС СВЧ-, КВЧ-диапазона на основе интегрального уравнения и метода конечных элементов / Н. В. Шишкин [и др.] // Техника радиосвязи. 2020. Вып. 1 (44). С. 86–103. DOI 10.33286/2075-8693-2020-44-86-103.