Диссертация (1136166), страница 48

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 48)

Материалы,применяемые для их изготовления, обычно являются либо металлами и сплавами, либодиэлектриками.Поэтомугруппуматериаловснебольшойпроводимостью,обеспечивающей ток, соизмеримый с током смещения, следует исключить израссмотрения.Излучение в точке наблюдения формируется по принципу суперпозиции темикомпонентами поля, которые успешно покинули корпус РЭС. При этом необходимоучесть основные физические явления, приводящие к трансформации поля на пути отизлучающей структуры до точки наблюдения. К ним относятся:— отражение электромагнитных волн от внутренних металлических элементов;— преломлениеволнприпрохождениичерездиэлектрическиеэлементыконструкции;— прохождение через стенки корпуса с ослаблением, соответствующим свойствамиспользуемого материала.Кроме того, для проводящих корпусов наличие отверстий оказывает существенноевлияние на прохождение электромагнитных волн, то дифракционные процессы должныбыть учтены в электродинамической модели РЭС обязательно, что может быть выполненона основе теории экранирования [130].Результат взаимодействия электромагнитных волн с конструктивными элементамибудет зависеть от природы материала, из которого они изготовлены.

При рассмотрениипроцессов этого взаимодействия будем использовать следующие допущения и упрощения.1. Электромагнитные волны распространяются в соответствии с представлениями олучевых трубках (см. раздел 3.1).2. Для произвольного конструктивного элемента рассматривается только одинпроцесс преломления, отражения или сквозного прохождения (для элементов корпуса).Многократные переотражения не рассматриваются.3.

При рассмотрении взаимодействия электромагнитных волн с элементамиконструкции для повышения точности следует учитывать соотношение их размеров сдлиной волны в свободном пространстве.2144. Ослабление электромагнитных волн стенками диэлектрического материаладолжно учитываться на основе усредненных соотношений, полученных с использованиемподходов, аналогичных изложенным в разделе 3.4 для излучения, проходящего черездиэлектрик, формируемого одиночным проводником.5. Ослабление электромагнитных волн в металлических элементах корпусовоценивается на основе теории экранирования, изложенной в [130].Рассмотрим вытекающие из изложенного частные вопросы, связанные с влияниемконструктивных элементов корпуса на распространение радиоволн, формируемыхпроводниками РЭС.Дифракция на внутренних элементах конструкции корпуса.

Выше отмечалось,что внутри корпуса современных РЭС имеется множество элементов различных размеров,выполняющих фиксирующие и несущие функции. Несмотря на то, что распространениерадиоволн в настоящей работе рассматривается на основе геометрической оптики, учетнекоторых дифракционных процессов необходим, т.к. позволяет упростить решениезадачи в целом.Дифракция как явление огибания электромагнитными волнами препятствийприводит к их рассеянию с уменьшением размеров области затенения. Поэтому учитыватьлюбые элементы, стоящие на пути распространения электромагнитных волн внутрикорпуса было бы ошибочно. Поэтому следует определить соотношение длины волны всвободном пространстве и минимального размера элемента конструкции d, при которомнеобходимо учитывать наличие последнего.

Естественно, что такая оценка будетприближенной, т.к. конструктивный элемент будет иметь разную конфигурацию краев, накоторых происходит дифракция.В справочнике [158] рассматривается процесс дифракции электромагнитных волнна круглом экране на описательном уровне. В частности, отмечается, что для задачдифракции на элементах, обладающих симметрией, расчет интерференции вторичныхволн в упрощенном варианте следует проводить путем разбиения волнового фронта назоны Френеля. Для соседних зон Френеля разность хода волн соответствует λ/2.Интерференционные максимумы соответствуют суммированию волн с разностью хода,равной λ.

Исходя из таких представлений, изменение интенсивности поля за телом, накотором происходит дифракция, может быть рассчитано для разных расстояний от экранадо точки наблюдения. В частности, как отмечается в [158] если размеры экрана, накотором происходит дифракция, значительны, то интенсивность излучения в точкенапротив центра экрана составляет четверть от интенсивности падающей волны от первойоткрытой зоны Френеля.215Выше отмечалось, что одним из основных требований к методу расчетаформируемых РЭС электромагнитных полей является вычислительная эффективность,основанная на использовании упрощений. Точный расчет дифракционной картинычрезвычайно сложен, т.к.

должен учитывать геометрию тела, на котором дифрагируютволны. В частности, в [159] отмечается, что точные решения, малопригодные дляпрактики по причине громоздкости, получены только для тел правильной формы (шар,куб и т.п.). Поэтому в первую очередь задачу учета того или иного элемента конструкцииследует решать на качественном уровне, т.е.

определить, позволяют ли дифракционныесвойства радиоволн вовсе не учитывать наличие элемента конструкции на пути ихраспространения.В справочнике [158] отмечается, что если дифракция волн происходит на экранемалого размера d, то при удалении точки наблюдения, лежащей на перпендикуляре кцентру экрана, на расстояние L интенсивность излучения в ней будет практически такойже, как при отсутствии экрана, если выполняется соотношениеd  2 L .(3.66)Данное соотношение приводится для световых волн, однако с учетом единойприроды волновых процессов может использоваться для электромагнитных излучений,формируемых проводниками РЭС. Критерий учета взаимодействия электромагнитногоизлучения с тем или иным конструктивным элементом включает значение L, в качествекоторого следует использовать расстояние до следующего элемента конструкции иликорпуса, расположенного в направлении луча на данный элемент.

Соотношение (3.66)позволяет ввести отмеченную выше качественную дифференциацию для конструктивныхэлементов по их размеру. Если оно выполняется, то считают, что электромагнитноеизлучение огибает конструктивный элемент, т.е. формально он отсутствует. Если условие(3.66) не выполняется, то полагают, что дифракционные процессы отсутствуют, иизлучение взаимодействует с элементами конструкции по принципам геометрическойоптики. Поскольку дифракционные процессы имеют место всегда и ведут к диссипацииэнергии электромагнитных волн, то последнее приближение соответствует наихудшемуслучаю.На рис.

3.27 приведены графики функций d ( f )  2cL / f для разных значений L.Стойки, стяжки, элементы крепления и т.п. имеют обычно минимальные размеры не более0,01 м, а удаление от ближайшего элемента конструкции в направлении распространенияэлектромагнитных волн составляет не менее 0,003 м. Отсюда следует, что дляподавляющего большинства конструктивных элементов можно полагать их влияние на216распространение радиоволн пренебрежимо малым. Для построения графиков выбранызначения L в интервале от 1 до 200 мм и частоты до 1 ГГц.Рис.

3.27. Зависимость d(f) для разных значений LВ случае выполнения условия (3.66) время запаздывания при огибанииконструктивного элемента будет определяться его формой и формальной траекториейраспространения электромагнитных волн. При этом следует считать, что на расстоянии,большем L  0, 25d 2 f 2 / c 2 , волны распространяются в направлении первоначального лучав форме лучевой трубки. С учетом огибания препятствия с размером d в направлениираспространения излучения проходимое волной расстояние до формирования лучевойтрубки составит не более re  0,5d 1  f 2 / c 2 , где c — скорость света в свободномпространстве.

Расстояние, проходимое электромагнитной волной вдоль конструктивногоэлемента, будет зависеть от его геометрии. При уточненных расчетах также следуетучитывать замедление движения волн за счет близости элемента конструкции.Из изложенного следует, что для частот порядка 1 ГГц влияние проводов и кабелейна распространение радиоволн внутри РЭС можно не учитывать.Учет взаимодействия электромагнитных волн со стенками диэлектрическогокорпуса. При рассмотрении одиночного проводника на диэлектрической плате былопоказано, что плата оказывает незначительное действие в части ослабления излучения состороны диэлектрика.

Влияние диэлектрического корпуса, как можно качественнопредположить, также будет не велико.Метод, используемый для численной оценки указанного влияния, долженоперировать с абстрактными составляющими электрического поля безотносительно кизлучению короткого проводника. В противном случае, при использовании формул (3.7),следует учитывать соотношение продольного и поперечного компонента напряженности217электромагнитной волны, зависящее от расстояния до стенки диэлектрического корпуса.По этой причине рассмотрим электромагнитную волну, приходящую под углом γ поотношению к нормали к поверхности.

Пусть напряженность падающей волны составляетE, тогда нормальная и тангенциальная составляющие будут равныEn  E sin( ), Et  E cos(  ) .(3.67)Если на поверхность раздела сред падает плоская электромагнитная волна снапряженностью, перпендикулярной направлению распространения, то её ослабление припрохождении через диэлектрик будет обусловлено отражениями на границах раздела сред,вызванных разностью волновых сопротивлений. Можно показать, что для плоского экранаиз любого материала коэффициент прохождения Кп составит [130]2К п  4 K / 1  K  ,(3.68)где K = Za/Ze — отношение волновых сопротивлений свободного пространства идиэлектрика. Без учета влияния ближней зоны значения Za и Ze равныZa a1; Ze aea,a(3.69)где εе — относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика.

Характеристики

Список файлов диссертации