Поширення імпульсної електромагнітної хвилі в керівському середовищі

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.