В.А. Тимофеев
Рассеивающие свойства
дискретных объектов
в СВЧ диапазоне радиоволн
Методические указания
по выполнению лабораторной работы
Рекомендовано
Научно-методическим советом университета
для студентов специальности Радиофизика и электроника
и направления подготовки Телекоммуникации
Ярославль 2006
1
УДК 621.38.01:53
ББК З 840я73
Т 41
Рекомендовано
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного издания. <...> План 2006 года
Рецензент
кафедра радиофизики ЯрГУ
Т 41
Тимофеев, В.А. Рассеивающие свойства дискретных
объектов в СВЧ диапазоне радиоволн : методические указания по выполнению лабораторной работы / В.А. Тимофеев ;
Яросл. гос. ун-т. <...> Это явление получило название дифракции (от латинского слова diffractus – изломанный). <...> Когда на пути распространения волны возникает какое-то препятствие, образуется рассеянное поле. <...> Задача теории дифракции состоит
в определении поля вокруг препятствия, образованного в результате взаимодействия падающей и рассеянной волны. <...> 3
Общая постановка задачи
С математической точки зрения теория дифракции, состоящая
в решении линейных дифференциальных уравнений в частных
производных с линейными краевыми условиями, настолько сложна, что до настоящего времени имеется строгое решение лишь для
небольшого числа задач. <...> С позиции электродинамики дифракционные проблемы относятся к внешним граничным задачам электродинамики [1 – 3]. <...> Практический интерес при этом
представляет знание полного поля, являющегося наложением первичного (падающего) поля и вторичного (отраженного, или рассеянного объектом) поля. <...> Полное поле порождает вся система, состоящая из стороннего источника и объекта. <...> Целью решения граничной задачи в этом случае
4
может быть, например, вычисление амплитуды поля, рассеянного
объектом, в той точке наблюдения, где расположена приемная антенна (зонд), вычисление зависимости рассеянного поля от азимутального и угломестного углов (характеристики рассеяния <...>
Рассеивающие_свойства_дискретных_объектов_в_СВЧ_диапозоне_радиоволн_.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Кафедра радиофизики
В.А. Тимофеев
Рассеивающие свойства
дискретных объектов
в СВЧ диапазоне радиоволн
Методические указания
по выполнению лабораторной работы
Рекомендовано
Научно-методическим советом университета
для студентов специальности Радиофизика и электроника
и направления подготовки Телекоммуникации
Ярославль 2006
1
Стр.1
УДК 621.38.01:53
ББК З 840я73
Т 41
Рекомендовано
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного издания. План 2006 года
Рецензент
кафедра радиофизики ЯрГУ
Тимофеев, В.А. Рассеивающие свойства дискретных
Т 41
объектов в СВЧ диапазоне радиоволн : методические указания
по выполнению лабораторной работы / В.А. Тимофеев ;
Яросл. гос. ун-т. – Ярославль : ЯрГУ, 2006. – 52 с.
Рассматриваются вопросы, связанные с дифракцией
электромагнитных волн. Приводятся общие соотношения,
характеризующие взаимодействие электромагнитного излучения
с дискретными объектами. Кратко представлены методы
анализа дифракционных задач, возникающих в различных
областях науки и техники для диапазона СВЧ. Рассмотрены
статистические характеристики рассеивающих
свойств объектов.
Предназначено для студентов, обучающихся по специальности
013800 Радиофизика и электроника и направлению
подготовки Телекоммуникации очной и заочной форм
обучения (курс "Физика волновых процессов" и "Электромагнитные
поля и волны", блоки ОПД, ДС).
Табл. 3. Рис. 14. Библиогр.: 9 назв.
УДК 621.38.01:53
ББК З 840я73
Ярославский государственный университет, 2006
В.А. Тимофеев, 2006
2
Стр.2
В соответствии с Регламентом радиосвязи к радиодиапазону
относят электромагнитные волны с частотами от 3 кГц до 3 ТГц. В
этой классификации сверхвысокие частоты (СВЧ) занимают диапазон
в границах от 3 ГГц до 30 ГГц, что соответствует длинам волн
от 1 до 10 сантиметров. Данный участок электромагнитного спектра
начинает все более активно использоваться в различных системах
связи, радиолокации, навигации и дистанционного зондирования.
Это обусловлено, с одной стороны, перегруженностью соседних
диапазонов метровых и дециметровых волн, а с другой стороны
– известными перспективами применения СВЧ излучения.
Кроме того, развитие элементной базы, антенной техники позволило
вплотную приступить к практическому внедрению и эксплуатации
радиосистем различного назначения, функционирующих в
этом частотном диапазоне.
Во многих практически важных задачах приходится иметь дело
с такой ситуацией, когда на пути электромагнитного излучения
встречается какой-либо объект (препятствие), электрофизические
параметры которого отличаются от свойств окружающего пространства.
В этом случае волна, распространяется в пространстве,
как бы «огибает» данное препятствие. Это явление получило название
дифракции (от латинского слова diffractus – изломанный). В
широком смысле дифракцией называется поведение поля в некоторой
области, имеющей границу с теми или иными свойствами. Когда
на пути распространения волны возникает какое-то препятствие,
образуется рассеянное поле. Задача теории дифракции состоит
в определении поля вокруг препятствия, образованного в результате
взаимодействия падающей и рассеянной волны.
3
Стр.3
Содержание
Общая постановка задачи.............................................................. 4
Основные характеристики дифракции ....................................... 6
Методы решения дифракционных задач .................................. 12
Приближенные методы анализа ................................................. 21
Групповые объекты ...................................................................... 36
Вероятностные характеристики рассеяния .............................. 39
Экспериментальное исследование рассеивающих
свойств объектов ................................................................ 44
Описание лабораторной установки для
экспериментальных исследований ................................. 47
Содержание исследований ........................................................... 48
Контрольные вопросы.................................................................. 49
Литература ..................................................................................... 50
51
Стр.51