Диссертация (1136166), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Общие требования к вводимой системе координат состоят в удобстве еёиспользования для конкретного случая. Поскольку корпуса РЭС, как правило, имеютпрямоугольную форму, то в большинстве случаев следует использовать декартовусистему координат с осями, расположенными параллельно ребрам корпуса.В этой системе необходимо определить:— координаты фазового центра элемента декомпозиции;— координаты точки наблюдения;— уравнения, описывающие границы выбранных элементов конструкции.3) Выборпоследовательности,вкоторойэлектромагнитноеизлучениевзаимодействует с элементами конструкции. Также как и при отборе элементовконструкции в п. 1, можно применять формальный и аналитический подход копределениюуказаннойпоследовательности.Формальныйподходсостоитврассмотрении всех возможных последовательностей взаимодействия электромагнитногоизлучения с элементами конструкции с решением задачи расчета пространственного ходалуча для каждой из них.
Однако такой метод представляется малопродуктивным, вособенности с учетом потенциальной возможности неоднократного соприкосновениялучевой трубки с одним и тем же элементом конструкции.На практике целесообразно использовать альтернативный принцип, согласнокоторому для каждой пары смежных с позиции хода луча элементов конструкциирасстояниемеждуточкойнаблюденияифазовымцентромбудетмонотонноувеличиваться либо уменьшаться в проекции хода луча на соединяющую их прямую.222Однако такой подход следует использовать с осторожностью, т.к.
в случаезначительного количества элементов он может привести к формированию неправильнойпоследовательности.4) Составление математического описания, описывающего ход луча в выбраннойсистеме координат, для каждой последовательности элементов конструкции, выбраннойдля анализа. С учетом прямолинейного хода электромагнитных волн и их преломления награницах раздела диэлектрических сред математическое описание будет представленосистемой тригонометрических уравнений либо — в наиболее простых случаях —единственным уравнением.5) Решениеполученнойсистемыуравненийотносительнонеизвестныхпеременных, однозначно определяющих углы падения электромагнитной волны,сформированной элементом декомпозиции, на элементы конструкции в выбраннойпоследовательности.Если система не имеет решений, то радиоволны не могут достигнуть точкинаблюдения,взаимодействуясэлементамиконструкцииввыбраннойпоследовательности.6) Расчет координат точек, в которых изменяется направление хода луча, порезультатам решения системы уравнений.
К ним относят точки отражения и преломления.7) Проверкапринадлежноститочекповерхностямсоответствующихконструктивных элементов. В зависимости от результатов проверки рассматриваютследующие случаи:— если эти точки расположены на границах элементов конструкции, топространственное расположение лучевой трубки считается определенным;— если хотя бы одна из точек не принадлежит поверхностям конструктивныхэлементов, то считается, что для выбранной последовательности их обхода излучение неможет достигнуть точки наблюдения.Методика расчета хода луча в виде схемы алгоритма приведена на рис. 3.29. Из еёструктуры ясно, что этапы 1 — 3 будут являться общими для многих элементовдекомпозиции проводников в составе РЭС.
Для повышения эффективности использованияданного алгоритма и сокращения вычислительных затрат в допустимых случаях следуетиспользовать объединение элементов декомпозиции на основе подходов, изложенных вразделе 3.5. Новизна методики определяется её структурой и новизной частной задачи вобласти виртуальной сертификации, решаемой с её помощью.Кроме того, важно отметить, что излучение от одного и того же элементадекомпозиции может достигать точки наблюдения разными путями. При этом в точке223наблюдения электромагнитное поле будет формироваться по принципу суперпозиции сучетом дополнительного ослабления и запаздывания, свойственных каждому из путейраспространения электромагнитных волн до точки наблюдения.Внастоящеевремя,несмотрянаобщуютенденциюкснижениюэнергопотребления, широко используются корпуса РЭС, предусматривающие наличиевнешних радиаторов, являющихся одновременно их стенкой.
Такие корпуса следуетрассматривать как неоднородные и учитывать приведенное ниже замечание относительнодифракционного характера излучения в направлении точки наблюдения, расположеннойсо стороны металлического радиатора.НачалоОтбор элементовконструкции длядальнейшегоанализаВведениесистемыкоординатОпределениепоследовательностивзаимодействияизлучения сэлементамиконструкцииПроверкапринадлежностинайденных точекповерхностямконструктивныхэлементовРасчет координатточек взаимодействия лучас элементамиконструкцииРешение системыуравнений,описывающей ходлучаСоставлениесистемыуравнений,описывающейход лучаКаковрезультатпроверки?АБАБПространственноеположение лучаопределеноДля текущейпоследовательностиобхода конструктивныхэлементов несуществует пути, покоторому излучениеэлемента декомпозициидостигает точкинаблюденияВсе точки расположенына поверхностиэлементов конструкцииХотя бы одна точка непринадлежит поверхности элементов онструкцииНужен липовторныйанализ?ДаНетКонецРис. 3.29.
Схема алгоритма методики расчета пути распространенияэлектромагнитных волн от фазового центра элемента декомпозициидо точки наблюденияУчет дополнительного ослабления электромагнитных волн при взаимодействии сэлементами конструкции РЭС выполняется на основе методов, изложенных выше.Многократное прохождение излучения через диэлектрические стенки учитывается припомощизависимостиослабленияотзначенияотносительнойдиэлектрическойпроницаемости, приведенной на рис. 3.28, при этом дополнительное ослаблениерассчитывается для каждой диэлектрической стенки. Ослабление излучения припрохождении через печатную плату, на которой расположен проводник, оценивают — принеобходимости — однократно с использованием графика на рис. 3.17.
Если корпус РЭС224имеет металлические стенки, то для учета ослабления электромагнитного поля следуетиспользовать упоминавшийся выше коэффициентный метод.В общем случае при лабораторных исследованиях электромагнитных полейизмерительная антенна может находиться в любой точке пространства по отношению кизлучающему объекту. В случае сертификационных испытаний измерительная антеннаудалена от РЭС на расстояние, значительно превышающее его размеры. Поэтому многиепрактически значимые случаи целесообразно сводить к рассматриваемым нижедвумерным.Особенности расчета пути излучения, проходящего от излучающего элементадо точки наблюдения, в двумерном случае.
Если расстояние от точки наблюдения докорпуса РЭС значительно превышает его размеры, то в этом случае значение угловпреломления при проходе электромагнитной волной стенки корпуса в ряде случаев будетблизко к нулю. Порядок максимальной погрешности такого приближения может бытьнайден по формуле δ = l/r, где l — максимальный размер стенки корпуса, через которуюпроходит излучение; r — расстояние от РЭС до точки наблюдения.
Причиной появленияпогрешности при использовании двумерного приближения является незначительноерасхождение углов преломления и отражения относительно действительных значений.Рассмотрим кратко два примера, поясняющих процедуру определения путираспространения электромагнитной волны от элемента декомпозиции до точкинаблюдения. В первом случае (рис. 3.30) имеется сечение корпуса с диэлектрическимиплоскими стенками. С учетом введенных выше приближений такая конструкцияхарактеризуется наличием единственного пути распространения электромагнитных волнот фазового центра элемента декомпозиции до точки наблюдения: электромагнитнаяволна, преломляясь, проходит через боковую стенку, обращенную к точке наблюдения.Рис.
3.30. Пример двумерного случая с однородным диэлектрическим корпусомпри расчете пути, проходимого излучением от фазового центра до точки наблюдения225Координаты фазового центра и точки наблюдения однозначно определяются изгеометрии конструкции РЭС. Абсциссы точек преломления с учетом известнойконструкции и взаимного расположения её элементов определяются по формуламx2 x1 d1 ; x3 x1 d1 d 2 ,где расстояния di, отсчитываемые вдоль оси Х, отмечены на рис. 3.30.(3.73)Две другие координаты точек преломления могут быть однозначно определены,если будет известно значение угла падения β.
Действительно, y2 y1 d1tg () ; с учетомприближения геометрической оптики y3 y2 d 2tg (1 ) y1 d1tg () d 2Здесь использовано соотношение (tg (1 ))2 sin() э (sin()) 2.(sin(1 )) 2, вытекающее из основного1 (sin(1 ))2тригонометрического тождества [165].Значение β может быть найдено решением трансцендентного уравненияy4 y1 (d1 d3 )tg () d 2sin() э (sin())2. Значение β может принимать значения от 0 доπ/2. Если оценочное значение β мало, то приближенно y4 y1 / d1 d 3 d 2 / эДалее недостающие координаты точек преломления определяют по предыдущимформулам.
Полученные для данного случая расчетные соотношения использованы приэкспериментальной апробации метода выполнения виртуальной сертификации РЭС поуровню излучаемых радиопомех, выполненной в главе 4.На рис. 3.31 приведен пример более сложной конструкции РЭС, включающей всебя неоднородный корпус с металлической переборкой, расположенной на прямой,соединяющей фазовый центр и точку наблюдения. Припроводимом ниже анализедифракционные эффекты не учитываются, поэтому его следует считать приближенным.В данном случае по пути, близкому к линии прямой видимости фазового центра,электромагнитная волна не может достигнуть точки наблюдения, поскольку этомупрепятствует внутренняя металлическая стенка. Поэтому, как следует предположить,излучение будет распространяться с отражением от другого металлического элементаконструкции с последующим двукратным преломлением на плоскостях диэлектрическойстенки, обращенной к точке наблюдения.В данном случае координаты x1, y1, y2, x3, x4, x5, y5 определяются во введеннойсистеме координат по расположению точки наблюдения, фазового центра элементадекомпозиции и элементов конструкции, поэтому их можно считать известными.Значения координат x2, y3, y4 необходимо определить.226Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
