Поширення імпульсної електромагнітної хвилі в керівському середовищі

  • O. M. Dumin Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна http://orcid.org/0000-0001-5067-9689
  • R. D. Akhmedov Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна https://orcid.org/0000-0002-3819-1282
  • D. V. Cherkasov Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна http://orcid.org/0000-0003-0320-7923
Ключові слова: слабка нелінійність, керівське середовище, плаский диск, часова область, метод еволюційних рівнянь

Анотація

Актуальність. Надкороткі імпульсні поля при розповсюдженні концентрують енергію в малому часовому проміжку в обмеженому просторі, що може викликати нелінійні явища. Вивчення впливу нелінійних явищ впродовж розповсюдження на форму імпульсів допоможе уникнути труднощів ідентифікації сигналів за їх формою, як наприклад, методом фільтра Калмана.

Мета роботи. Метою роботи є дослідження впливу керівської нелінійності на перехідну функцію антени з круговою апертурою та рівномірним розподілом струму. З огляду на те, що форма імпульсу залежить від координат точки спостереження, задля спрощення постановки задачі, розглянемо лише випадок, коли точка спостереження знаходиться на поздовжньої осі випромінювача.

Матеріали та методи. У якості об’єкта дослідження виступає електричне поле, що випромінюється антеною з круговою апертурою та розповсюджується в нелінійному керівському середовищі. Розв’язок прямої задачі електродинаміки, а саме, породження поля нестаціонарним електричним струмом, здійснюється методом еволюційних рівнянь. Розв’язання нелінійної задачі випромінювання здійснюється застосуванням теорії збурень. Чисельне інтегрування невласних інтегралів для отримання нелінійної поправки для електричного поля здійснюється квадратурними методами з урахуванням необмеженості проміжку інтегрування. В якості прикладу нелінійного середовища розглянута кубічна модель нелінійності.

Результати. Вихідним джерелом поля є плаский диск із рівномірним розподілом нестаціонарного струму. Метод еволюційних рівнянь застосовано для розв’язання задачі випромінювання такого джерела. Перевірений підхід, що полягає в аналізі лінійної частини розв’язку для ефективного обмеження області розрахунку, яка суттєво впливає на формування результуючого поля. Оцінено вплив слабкої нелінійності керівського середовища на форму випроміненого нестаціонарного імпульсу.

Висновки. Надширокосмуговий сигнал при розповсюджені крізь керівське середовище проявляє значний самовплив, змінюючи свою форму, причому додаткові складові формують затримку у часі приходу і мають форму, що нагадує першу похідну від збуджуючого струму.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Біографії авторів

O. M. Dumin, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна

Україна, 61022, м. Харків, м. Свободи, 4

R. D. Akhmedov, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна

Україна, 61022, м. Харків, м. Свободи, 4

D. V. Cherkasov, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна

Україна, 61022, м. Харків, м. Свободи, 4

Посилання

Lestari AA, Bharata E, Suksmono A, Kurniawan A, Yarovoy AG, Ligthart LP. A Modified Bow-Tie Antenna for Improved Pulse Radiation. Antennas and Propagation, IEEE Transactions on. 2010;58:2184-2192. Available from https://ieeexplore.ieee.org/document/5453013, doi: 10.1109/TAP.2010.2048853

Takaichi S, Mase A, Kogi Y, Kim K. Application of ultrashort-pulse radar to non-destructive inspection. International Conference on Communication Technology Proceedings; 2008, p. 316-318. Available from https://ieeexplore.ieee.org/document/4716255 doi: 10.1109/ICCT.2008.4716255

Maimistov A. Propagation of an ultimately short electromagnetic pulse in a nonlinear medium described by the fifth-order Duffing model. Optics and Spectroscopy. 2003;94:251-257. Available from https://link.springer.com/article/10.1134/1.1555186 doi: 10.1134/1.1555186

Akhmedov R, Dumin O, Katrich V. Impulse radiation of antenna with circular aperture. Telecommunications and radio engineering. 2018:77(20):1767–1784. Available from https://www.researchgate.net/publication/329270932_Impulse_radiation_of_antenna_with_circular_aperture doi: 10.1615/TelecomRadEng.v77.i20.10

Saari P, Rebane O, Besieris I. Energy-flow velocities of nondiffracting localized waves. Physical Review A. 2019;100:13849. Available from https://www.researchgate.net/publication/334668005_Energy-flow_velocities_of_nondiffracting_localized_waves doi: 10.1103/PhysRevA.100.013849

Wu TT. Electromagnetic missiles. Journal of Applied Physics. 1985;57:2370. Available from https://www.researchgate.net/publication/334668005_Energy-flow_velocities_of_nondiffracting_localized_waves doi: 10.1103/PhysRevA.100.013849

Wu TT, King R, Shen T. Circular cylindrical lens as a line–source electromagnetic missile launcher. IEEE Trans. Antennas and Propagat. 1989;37:39-44,.

Sodin LG. Impulse radiation of antenna [electromagnetic missile]. Radiotehnika i elektronika. 1991;5(36):1014-1022. (in Russian).

Schantz HG. Energy velocity and reactive fields. Phil. Trans.R.Soc. A. Math. Phys. and Eng. Sc. 2018 Oct 29. Available from https://www.researchgate.net/publication/328593361 Energy_velocity_and_reactive_fields doi: 10.1098/rsta.2017.0453

Dumin O, Katrich V, Akhmedov R, Tretyakov O, Dumina O. Evolutionary Approach for the Problems of Transient Electromagnetic Field Propagation in Nonlinear Medium. 15th International Conference on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory; 2014 Aug 26-28; Dnipropetrovsk, Ukraine.p. 26-30. Available from https://ieeexplore.ieee.org/document/6928717 doi: 10.1109/MMET.2014.6928717

Dumin O, Tretyakov O, Akhmedov R, Dumina O. Transient Electromagnetic Field Propagation through Nonlinear Medium in time domain. International Conference on Antenna Theory and Techniques. 2015; 93-95 Available from https://ieeexplore.ieee.org/document/7136791 doi: 10.1109/ICATT.2015.7136791

Tretyakov OA. Essentials of Non-stationary and Nonlinear Electromagnetic Field Theory. Analytical and Numerical Methods in Electromagnetic Wave Theory. Hashimoto M, Idemen M, Tretyakov OA. Editors. Tokio: Science House Co. Ltd. 1993. p. 572.

Bergamin L, Alitalo P, Tretyakov S. Nonlinear transformation optics and engineering of the Kerr effect. Physical Review B. 2011;84. Available from https://www.researchgate.net/publication/51967604_Nonlinear_transformation_optics_and_engineering_of_the_Kerr_effect doi: 10.1103/PhysRevB.84.205103

Dumin OM, Akhmedov RD, Katrich VA, Dumina OO. Transient Radiation of Circle with Uniform Current Distribution. Proc. 2017 IEEE First Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering; 2017; p. 261-265. Available from https://ieeexplore.ieee.org/document/8100488 doi: 10.1109/UKRCON.2017.8100488

Опубліковано
2018-12-28
Цитовано
0 статей

Найбільш популярні статті цього автора (авторів)