Диссертация (1136166), страница 54

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

Текст из файла (страница 54)

Все кристаллы, кроме обладающих кубическойкристаллической решеткой, являются оптически анизотропными.В работе [167] отмечается, что для практического применения, например, воптических модуляторах, анизотропия вызывается искусственно путем воздействия насклонные к ней вещества сильных магнитных или электрических полей либо звуковыхволн, деформирующих структуру кристаллической решетки. В частности, для полученияамплитудной модуляции с глубиной до 100% волн оптического диапазона в керамике сорганическими добавками требуется напряженность поля порядка 700 В/м.240Большинство веществ, используемых в конструкции корпусов РЭС, не обладаютфизическойспособностьюкизменению плоскости поляризации поперечнойсоставляющей электромагнитного поля E (t ) элементов декомпозиции.

К ним относятся,например, все полимерные диэлектрики [168], из которых изготавливается значительнаячасть корпусов РЭС. Металлические элементы также не способны приводить к заметномуповороту плоскости поляризации, поскольку обладают свойством компенсироватьвнешниеэлектрическиеполязасчетперераспределенияносителейзарядасформированием малого внутреннего результирующего поля.Кристаллы,склонныеквозникновениюоптическойанизотропии,могутиспользоваться только в отдельных элементах РЭС, которые на текущий момент неполучили широкого распространения [167]. Таким образом, в подавляющем большинствеслучаев первоначальная ориентация компонентов электромагнитного поля Er (t ) , E (t ) иH  (t ) относительно направления распространения в точке наблюдения будет сохранена.Исходя из изложенного, направление вектора E (t ) для данного элементадекомпозиции может быть определено на основе выполнения следующих условий:— вектор E (t ) перпендикулярен вектору Er (t ) в точке наблюдения;— вектор E (t ) лежит в плоскости, включающей элемент декомпозиции и точкунаблюдения.Направление вектора Er (t ) в точке наблюдения может быть рассчитано сиспользованием представления о лучевых трубках (см.

раздел 3.1). В разделе 3.6предложенаметодикаопределенияпутиикоординатизменениянаправленияраспространения электромагнитных волн от элемента декомпозиции к точке наблюденияпри взаимодействии с элементами конструкции РЭС. Вектор Er (t ) параллеленпоследнему линейному участку этого пути.Пусть во введенной декартовой системе координат некоторый линейный элементдекомпозиции ограничен точками M 1 ( x1 , y1 , z1 ) и M 2 ( x2 , y2 , z 2 ) , точка наблюдения имееткоординаты M 3 ( x3 , y3 , z3 ) , а точка последнего изменения направления распространенияэлектромагнитных волн перед достижением ими точки наблюдения — M P ( xP , y P , z P ) .Тогда вектор R , характеризующий направление компонента Er (t ) , будет задаватьсякоординатами xR  x3  xP , y R  y3  y P , z R  z3  z P . Искомый вектор  имеет координаты( x , y , z ) .

Перпендикулярность компонентов поля E (t ) и Er (t ) соответствует случаю241нулевого скалярного произведения векторов, характеризующих их направления [169].ПоэтомуxR x  yR y  z R z  0 .(4.1)Второе качественное условие, характеризующее направление вектора  , состоит втом, что он расположен в плоскости, определяемой точками M1, M2, M3. Таким образом, имнимая точка M 4 ( x4 , y4 , z 4 ) , определяющая длину этого вектора, также должна лежать вэтой плоскости.

Исходя из такого определения, x  x4  x3 , y  y4  y3 , z  z4  z3 .В аналитической геометрии плоскость является поверхностью первого порядка иописывается уравнением вида Ax  By  Cz  D  0 , где A, B, C, D — постоянныекоэффициенты. В данном случае интерес представляет уравнение плоскости, содержащейточки M1, M2, M3, которые, как считается, не лежат на одной прямой. В компактном видеоно представляется определителемx  x3y  y3z  z3x2  x3y2  y3z2  z3  0 .x1  x3y1  y3z1  z3(4.2)Если для выбранного элемента декомпозиции рассматриваемые точки лежат наодной прямой, пространственное положение плоскости не может быть определенооднозначно.

В этом случае при однократном изменении направления луча вместо точкиM1 или M2 следует использовать MP. Подставляя в (4.2) координаты точки M4 и учитываяопределение вектора  , получимA1 x  A2 y  A3 z  0 ,гдеA1 y2  y3z2  z3y1  y3z1  z3,A2 x2  x3z2  z3x1  x3z1  z3,A3 (4.3)x2  x3y2  y3x1  x3y1  y3— постоянныекоэффициенты. Уравнения (4.1) и (4.3) образуют систему, содержащую три неизвестные.Выше отмечалось, что вектор  характеризует пространственную направленностькомпоненты поля E (t ) , поэтому он может иметь любой отличный от нуля модуль. Этодает возможность одной из координат его присвоить произвольное значение. Пусть,например, x  1 . Тогда из (4.1) имеем z    xR  y R y  / z R и из (4.3) следует, чтоy A1 A3 xR  yR y.A2 A2zR(4.4)Недостающая координата z рассчитывается по предыдущей формуле.

Если уискомого вектора  координата x = 0, рассмотренная система уравнений не будет иметьрешений. В этом случае для ее решения следует рассмотреть случай y  1 или z  1 .242Изизложенногоследует, что каждому элементу декомпозиции будутсоответствовать свои векторы  и R с координатами, рассчитанными по приведеннымформулам.

При определении координат векторов  и R следует избегать использованиячастных координатных систем для исключения последующего пересчета.Для нахождения координат вектора  , характеризующего направление компонента  H  (t ) , следует использовать аналогичный подход. Поскольку векторы  ,  , R взаимноперпендикулярны, то по известным координатам R и  можно составить систему,содержащую два уравнения вида (4.1). Далее одной из координат следует присвоитьпроизвольное ненулевое значение и найти остальные.Таким образом, для любого элемента декомпозиции и для произвольной  конструкции РЭС всегда можно рассчитать координаты векторов  ,  , R в точкенаблюдения.Онинеобходимыдляпоследующегоопределениясовокупнойнапряженности электрической или магнитной составляющих электромагнитного поля,формируемого всеми элементами декомпозиции.

Важно, однако, отметить, что сложнаяконструкция РЭС может потребовать проведения более сложного анализа для определения координат векторов  и  .Учет свойств измерительной антенны. Как отмечалось выше, для реальныхизмерительных антенн следует учитывать пространственную ориентацию плоскостиполяризации, а также оценивать погрешность, связанную с кривизной фазового фронта,вызванной небольшим удалением точки наблюдения от РЭС.Известно [170], что измерительные антенны калибруются плоскими поперечнымиэлектромагнитными волнами при ориентации по поляризации.

Частотная зависимость ихвосприимчивости к электрической либо магнитной составляющей электромагнитногополя описывается калибровочным графиком. В случае различия в ориентацииполяризации электромагнитного поля и измерительной антенны последняя проявляетпространственную избирательность, в общем случае характеризующуюся трехмернойдиаграммой направленности [132], которая может быть достаточно сложной. В частности,это характерно для широкополосных антенн, для которых учет пространственнойориентации должен выполняться на основе диаграмм направленности и анализа ихположения относительно воспринимаемых компонентов электромагнитного поля.Рассмотрим частный случай. В стандартах [46, 47] в ряде случаев рекомендуетсяиспользовать полуволновые настраиваемые либо ненастраиваемые диполи.

Такие антеннышироко используются в практике измерений на частотах до 1 ГГц и работают поэлектрической составляющей. В качестве характеристики текущей по поляризации243ориентации для таких антенн целесообразно использовать вектор A с координатами( x A , y A , z A ) , параллельный электрической оси. Если считать такую антенну идеальной, товолны с электрической составляющей, ортогональной A , она принимать не будет.Вточкенаблюдениясуммарныйсоставляющей определяется уравнениемвектор напряженности электрической  E (t )  n E (t )  Rn Er (t ) , где n   /  и  Rn  R / R — нормированные векторы (орты) направления компонентов поля в точкенаблюдения.

Из приведенного уравнения следует, что пространственное положениесуммарного вектора E (t ) будет меняться во времени; это означает, что и угол ς(t) междувекторами E (t ) и A будет также изменяться во времени. Таким образом, для идеальнойантенны с нулевым коэффициентом поляризационной развязки КПР воспринимаемаянапряженность поля E (t ) будет определяться уравнением  E (t ), AE (t ), AE (t )  E (t ) . E (t ) AA (4.5)В часто встречающемся случае совпадения направлений векторов A и nидеальная антенна не воспринимает компоненту поля Er (t ) ; соответственно, E (t )  E (t ) .Реальные антенны идеальной поляризационной избирательностью не обладают;при ортогональности векторов E (t ) и A на выходе антенны все же появится некоторыйсигнал.

Характерное значение коэффициента поляризационной развязки [171] составляет–20…–30 дБ. Выражая его в абсолютных единицах и используя те же подходы, можнозаписать аналогичное (4.5) выражение для неидеальной дипольной антенны в виде E (t ), A  (4.6)E (t )  E (t )  К ПР  (1  К ПР )   .E (t ) A Уравнения (4.5) и (4.6) являются математическим основанием для перехода отвекторного представления напряженности поля к численному для последующегоиспользования принципа суперпозиции. Действительно, значения, входящие в уравнения(4.5) и (4.6), для выбранной точки наблюдения и каждого элемента декомпозиции будутчастными, за исключением значения KПР и координат вектора A .

Последовательноопределяя их для всех лучей, исходящих из данного элемента декомпозиции, можнополучить ряд частных временных функций Ei (t ) , сумма которых и даст общуюнапряженность поля, воспринимаемую антенной:244NEO (t )   Ei (t )(4.7)i 1В выражении (4.7) N — количество элементов декомпозиции.

Функция EO (t )соответствует входному сигналу измерительного приемника, используемому придальнейшем расчете оценочного уровня радиопомех на частоте настройки.Оценка погрешности, связанной с неплоским характером фазового фронтаэлектромагнитной волны от произвольно выбранного элемента декомпозиции, можетбыть выполнена на основе следующих соображений. Из качественного анализа уравнений(3.7) следует, что наиболее интенсивно по амплитуде с удалением от излучающегопроводника изменяются компоненты поля E (t ) и H  (t ) . Выражение для E (t ) имеет видE (t ) l sin      a i (t  )  a di (t  ) .4   a r 2rdt (4.8)Пусть в проводнике течет синусоидальный ток i (t )  A sin(t ) .

Характеристики

Список файлов диссертации