Формирование волны с круговой поляризацией наклонным импедансным вибратором, распложенным над прямоугольным экраном

Предмет и цель работы: Определяются условия формирования волны с круговой поляризацией и максимально достижимой амплитудой напряженности поля в заданных направлениях в главных плоскостях наблюдения в дальней зоне, излучаемой наклонным импедансным вибратором, расположенным над прямоугольным идеально...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Радиофизика и радиоастрономия
Дата:	2016
Автори:	Елисеева, Н.П., Бердник, С.Л., Катрич, В.А., Нестеренко, М.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Радіоастрономічний інститут НАН України 2016
Теми:	Антенны, волноводная и квазиоптическая техника
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/106488
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Формирование волны с круговой поляризацией наклонным импедансным вибратором, расопложенным над прямоугольным экраном / Н.П. Елисеева, С.Л. Бердник, В.А. Катрич, М.В. Нестеренко // Радиофизика и радиоастрономия. — 2016. — Т. 21, № 3. — С. 216-230. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-106488
record_format	dspace
spelling	Елисеева, Н.П. Бердник, С.Л. Катрич, В.А. Нестеренко, М.В. 2016-09-29T15:38:26Z 2016-09-29T15:38:26Z 2016 Формирование волны с круговой поляризацией наклонным импедансным вибратором, расопложенным над прямоугольным экраном / Н.П. Елисеева, С.Л. Бердник, В.А. Катрич, М.В. Нестеренко // Радиофизика и радиоастрономия. — 2016. — Т. 21, № 3. — С. 216-230. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 1027-9636 PACS number: 07.57.-c https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/106488 621.396.674.3 Предмет и цель работы: Определяются условия формирования волны с круговой поляризацией и максимально достижимой амплитудой напряженности поля в заданных направлениях в главных плоскостях наблюдения в дальней зоне, излучаемой наклонным импедансным вибратором, расположенным над прямоугольным идеально проводящим экраном. Предмет і мета роботи: Визначаються умови формування хвилі із круговою поляризацією й максимально досяжною амплітудою напруженості поля в заданих напрямках у головних площинах спостереження в дальній зоні, випромінюваної похилим імпедансним вібратором, розташованим над прямокутним ідеально провідним екраном. Purpose: The conditions for formation of a wave with circular polarization and extremely achievable field density amplitude in the set directions of the main observation planes in the far zone, radiated by the oblique impedance wire dipole located over the rectangular perfectly conducting screen are determined. ru Радіоастрономічний інститут НАН України Радиофизика и радиоастрономия Антенны, волноводная и квазиоптическая техника Формирование волны с круговой поляризацией наклонным импедансным вибратором, распложенным над прямоугольным экраном Формування хвилі із круговою поляризацією похилим імпедансним вібратором, розташованим над прямокутним екраном Formation of circularly polarized wave by the oblique impedance wire dipole located over the rectangular screen Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Формирование волны с круговой поляризацией наклонным импедансным вибратором, распложенным над прямоугольным экраном
spellingShingle	Формирование волны с круговой поляризацией наклонным импедансным вибратором, распложенным над прямоугольным экраном Елисеева, Н.П. Бердник, С.Л. Катрич, В.А. Нестеренко, М.В. Антенны, волноводная и квазиоптическая техника
title_short	Формирование волны с круговой поляризацией наклонным импедансным вибратором, распложенным над прямоугольным экраном
title_full	Формирование волны с круговой поляризацией наклонным импедансным вибратором, распложенным над прямоугольным экраном
title_fullStr	Формирование волны с круговой поляризацией наклонным импедансным вибратором, распложенным над прямоугольным экраном
title_full_unstemmed	Формирование волны с круговой поляризацией наклонным импедансным вибратором, распложенным над прямоугольным экраном
title_sort	формирование волны с круговой поляризацией наклонным импедансным вибратором, распложенным над прямоугольным экраном
author	Елисеева, Н.П. Бердник, С.Л. Катрич, В.А. Нестеренко, М.В.
author_facet	Елисеева, Н.П. Бердник, С.Л. Катрич, В.А. Нестеренко, М.В.
topic	Антенны, волноводная и квазиоптическая техника
topic_facet	Антенны, волноводная и квазиоптическая техника
publishDate	2016
language	Russian
container_title	Радиофизика и радиоастрономия
publisher	Радіоастрономічний інститут НАН України
format	Article
title_alt	Формування хвилі із круговою поляризацією похилим імпедансним вібратором, розташованим над прямокутним екраном Formation of circularly polarized wave by the oblique impedance wire dipole located over the rectangular screen
description	Предмет и цель работы: Определяются условия формирования волны с круговой поляризацией и максимально достижимой амплитудой напряженности поля в заданных направлениях в главных плоскостях наблюдения в дальней зоне, излучаемой наклонным импедансным вибратором, расположенным над прямоугольным идеально проводящим экраном. Предмет і мета роботи: Визначаються умови формування хвилі із круговою поляризацією й максимально досяжною амплітудою напруженості поля в заданих напрямках у головних площинах спостереження в дальній зоні, випромінюваної похилим імпедансним вібратором, розташованим над прямокутним ідеально провідним екраном. Purpose: The conditions for formation of a wave with circular polarization and extremely achievable field density amplitude in the set directions of the main observation planes in the far zone, radiated by the oblique impedance wire dipole located over the rectangular perfectly conducting screen are determined.
issn	1027-9636
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/106488
citation_txt	Формирование волны с круговой поляризацией наклонным импедансным вибратором, расопложенным над прямоугольным экраном / Н.П. Елисеева, С.Л. Бердник, В.А. Катрич, М.В. Нестеренко // Радиофизика и радиоастрономия. — 2016. — Т. 21, № 3. — С. 216-230. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT eliseevanp formirovanievolnyskrugovoipolârizacieinaklonnymimpedansnymvibratoromraspložennymnadprâmougolʹnymékranom AT berdniksl formirovanievolnyskrugovoipolârizacieinaklonnymimpedansnymvibratoromraspložennymnadprâmougolʹnymékranom AT katričva formirovanievolnyskrugovoipolârizacieinaklonnymimpedansnymvibratoromraspložennymnadprâmougolʹnymékranom AT nesterenkomv formirovanievolnyskrugovoipolârizacieinaklonnymimpedansnymvibratoromraspložennymnadprâmougolʹnymékranom AT eliseevanp formuvannâhvilíízkrugovoûpolârizacíêûpohilimímpedansnimvíbratoromroztašovanimnadprâmokutnimekranom AT berdniksl formuvannâhvilíízkrugovoûpolârizacíêûpohilimímpedansnimvíbratoromroztašovanimnadprâmokutnimekranom AT katričva formuvannâhvilíízkrugovoûpolârizacíêûpohilimímpedansnimvíbratoromroztašovanimnadprâmokutnimekranom AT nesterenkomv formuvannâhvilíízkrugovoûpolârizacíêûpohilimímpedansnimvíbratoromroztašovanimnadprâmokutnimekranom AT eliseevanp formationofcircularlypolarizedwavebytheobliqueimpedancewiredipolelocatedovertherectangularscreen AT berdniksl formationofcircularlypolarizedwavebytheobliqueimpedancewiredipolelocatedovertherectangularscreen AT katričva formationofcircularlypolarizedwavebytheobliqueimpedancewiredipolelocatedovertherectangularscreen AT nesterenkomv formationofcircularlypolarizedwavebytheobliqueimpedancewiredipolelocatedovertherectangularscreen
first_indexed	2025-11-26T00:10:41Z
last_indexed	2025-11-26T00:10:41Z
_version_	1850595278358315008
fulltext	ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 21, № 3, 2016216 Радиофизика и радиоастрономия. 2016, Т. 21, № 3, c. 216–230 © H. П. Елисеева, С. Л. Бердник, В. А. Катрич, М. В. Нестеренко, 2016 1. Ââåäåíèå Применение полей волны с вращающейся круго- вой или эллиптической поляризацией представ- ляет большой практический интерес для увели- чения дальности обнаружения целей в радиоло- кации, обеспечения надежности приема и переда- чи сигналов радиотелеуправления летающими объектами, обеспечения электромагнитной со- вместимости радиоэлектронных систем. Широкое использование волн с круговой поляризацией вы- зывает интерес к методам их создания на протя- жении более полувека. Известно, что волны с вращающейся поляри- зацией могут быть созданы с помощью наклон- ного линейного вибратора, возбуждающего угол- ковый рефлектор. Исследованиям в этой области посвящены работы [1, 2], в которых определя- лись условия создания уголковой антенны с кру- гополяризованным излучением в приближении бесконечных размеров граней рефлектора мето- дом зеркальных изображений. В [3] для уголко- вой антенны и в [4] для плоского экрана (угол раствора уголка равен ) конечных размеров, возбуждаемых наклонным полуволновым вибра- тором и диполем Герца соответственно, на осно- ве полученных методом равномерной геометри- ческой теории дифракции (РГТД) выражений для компонент вектора напряженности электричес- кого поля, определялись условия формирования кругополяризованного излучения с максимально возможным коэффициентом направленного дей- ствия. Верификация рассчитанных методом РГТД амплитудных диаграмм направленности (ДН) ор- тогональных компонент поля была выполнена пу- тем их сравнения с ДН, полученными в результа- те численного решения интегральных уравнений [5–7] и проведенных экспериментов [8, 9]. H. П. ЕЛИСЕЕВА, С. Л. БЕРДНИК, В. А. КАТРИЧ, М. В. НЕСТЕРЕНКО Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина, пл. Свободы, 4, г. Харьков, 61022, Украина Еmail: Nadezhda.P.Yeliseyeva@univer.kharkov.ua ÔÎÐÌÈÐÎÂÀÍÈÅ ÂÎËÍÛ Ñ ÊÐÓÃÎÂÎÉ ÏÎËßÐÈÇÀÖÈÅÉ ÍÀÊËÎÍÍÛÌ ÈÌÏÅÄÀÍÑÍÛÌ ÂÈÁÐÀÒÎÐÎÌ, ÐÀÑÏÎËÎÆÅÍÍÛÌ ÍÀÄ ÏÐßÌÎÓÃÎËÜÍÛÌ ÝÊÐÀÍÎÌ Предмет и цель работы: Определяются условия формирования волны с круговой поляризацией и максимально дос- тижимой амплитудой напряженности поля в заданных направлениях в главных плоскостях наблюдения в дальней зоне, излучаемой наклонным импедансным вибратором, расположенным над прямоугольным идеально проводящим экраном. Методы и методология: Для решения трехмерной векторной задачи дифракции поля произвольно ориентированного тонкого импедансного вибратора на идеально проводящем прямоугольном экране применяется метод равномерной геометрической теории дифракции с использованием асимптотических выражений для электрического тока горизон- тального импедансного вибратора с электрической длиной . . .0 4 2l 0 6   Результаты: С учетом дифракционных эффектов на кромках экрана рассчитаны углы наклона вибратора, при которых излучается волна с равными амплитудами ортогональных компонент вектора напряженности электри- ческого поля, а также соответствующие им коэффициенты эллиптичности и нормированные квадраты модуля вектора напряженности электрического поля волны как функции угла наблюдения и расстояния между вибратором и экраном. Заключение: Разработана методика определения угла наклона импедансного вибратора с учетом дифракционных эффектов на кромках экрана конечных размеров, при котором излучается волна с круговой поляризацией. Показано, что путем выбора соответствующих угла наклона и удаления импедансного резонансного вибратора относительно экрана может быть реализовано кругополяризованное излучение с предельно достижимой интенсивностью в заданном направлении в одной из главных плоскостей наблюдения. Ключевые слова: прямоугольный экран, поверхностный импеданс, резонансный вибратор, волна, круговая поляризация, коэффициент эллиптичности, амплитуда поля УДК 621.396.674.3 PACS number: 07.57.-c ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 21, № 3, 2016 217 Формирование волны с круговой поляризацией наклонным импедансным вибратором, расположенным... Совпадение диаграмм с графической точнос- тью подтвердило надежность расчетов методом РГТД амплитудных ДН в случае возбуждения прямоугольного экрана горизонтальным вибрато- ром, начиная с размеров экрана порядка длины волны при удалении вибратора от экрана не бо- лее 0.3 . В случае возбуждения экрана верти- кальным вибратором ДН совпадают с графичес- кой точностью при размере экрана не менее трех длин волн [10]. Электродинамические характеристики виб- раторов с постоянным и переменным по их длине распределенным импедансом (импе- дансные вибраторы), расположенных как в нео- граниченной материальной среде, так и над бес- конечной идеально проводящей плоскостью, исследовались в [11, 12]. Было показано, что вибратор с фиксированными геометрическими размерами 0.4 2 0.6l   может быть наст- роен в резонанс с помощью распределенного по- верхностного импеданса индуктивного или ем- костного типа. В [13, 14] рассматривалась задача, в которой резонансный импедансный вибратор использовал- ся в качестве облучателя плоского экрана ко- нечных размеров. Проведенное сравнение нор- мированных квадратов модулей напряженности электрического поля импедансных вибраторов с квадратами модулей напряженности электричес- кого поля идеально проводящих вибраторов той же длины показало, что в случае возбуждения экрана резонансным импедансным вибратором c длиной плеча 0.23l   при удалении вибратора от экрана на четверть длины волны интенсив- ность излучения в дальней зоне увеличивается (см. рис. 7 в [13] и рис. 3 в [14]). Таким образом, задача определения углов на- клона импедансного вибратора с учетом дифрак- ционных эффектов на кромках экрана конечных размеров, при которых формируется волна с кру- говой поляризацией и максимально достижимой амплитудой напряженности поля в заданном на- правлении, является актуальной и важной для практики. 2. Ïîñòàíîâêà çàäà÷è è îñíîâíûå ñîîòíîøåíèÿ Рассмотрим излучающую систему, состоящую из наклонного импедансного вибратора с радиу- сом r и длиной 2 ,l расположенного на расстоя- нии h от идеально проводящего бесконечно тон- кого экрана прямоугольной формы с размерами сторон L и W. Введем прямоугольную систему координат XYZ с началом в точке О, совпадаю- щей с проекцией середины вибратора (0, 0, )C h на плоскость экрана. При этом ось Z перпен- дикулярна экрану. Ось наклонного вибратора ориентирована в плоскости ХZ под углом  к оси Z (рис. 1). Введем также сферическую сис- тему координат , ,R   так, что угол  опреде- ляет плоскость наблюдения, проходящую через ось Z и точку наблюдения в дальней зоне ( , ),P   и отсчитывается от оси X до линии пересечения этой плоскости с плоскостью 0.Z  Угол  от-т- считывается от оси Z до направления на точ- ку ( , ).P   Вибратор в общем случае характеризуется распределенным поверхностным импедансом 0( ) ( ) ( ) 2 ( ) ,S S S iZ s R s jX s rz s Z    (1) где ( )SZ s – равномерный поверхностный им- педанс вибратора, нормированный на волно- вое сопротивление свободного пространства 0 120 Ом;Z   s – локальная координата, свя- занная с осью вибратора; j – мнимая единица; ( )iz s – внутренний погонный импеданс вибрато- ра, Ом/м. Рассматривается случай тонкого виб- Рис. 1. Геометрия задачи 218 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 21, № 3, 2016 Н. П. Елисеева и др. ратора, когда выполняются условия 2 1,r l  1,r  с постоянным поверхностным импедан- сом const .iz  Решение “квазиодномерного” интегрально- го уравнения для тока ( )J s импедансного виб- ратора в свободном пространстве при constiz  и произвольном возбуждении вибратора полу- чено в [11, 12] асимптотическим методом ус- реднения с точностью до членов порядка 2   1 ( 2ln (2 )r l   – малый параметр задачи, 1).  В настоящей работе рассматриваем случай возбуждения вибратора в его геометрическом центре С сосредоточенной электродвижущей силой с амплитудой 0.V Математическая мо- дель возбуждения в этом случае представляет- ся как 0 0( ) ( 0),sE s V s   где ( 0) ( )s s    – дельта-функция Дирака, а выражение для тока имеет вид:   0 0 sin \| \| ( ) ( ) , 2 cos ( , ) Fs Fs l k l sj J s I f s V k kl P kr kl                (2а) ( ) .Sk k j r Z   (2б) Здесь 0 FsI – ток вибратора в свободном простран- стве,  ( ) sin \| \|f s k l s  – функция распределе- ния тока вдоль вибратора,  – круговая частота, 2k    – волновое число в вакууме, k – вол- новое число в импедансном вибраторе. Выраже- ние для функции собственного поля вибратора в свободном пространстве ( , )Fs lP kr kl представ- лено в [11–14]. Знание распределения тока (2а) позволяет рас- считать входной импеданс вибратора. Исходя из определения входного импеданса вибратора in in inZ R jX  (измеряется в омах), в точке пи- тания 0,s  где ток (0)J находится из распреде- ления ( )J s (2а), получаем 0 cos ( , )60 . (0) sin Fs l in V kl P kr kljk Z J k kl              (2в) Для горизонтального вибратора 1 (параллель- ного оси Х, рис. 1), удаленного на расстояние h от бесконечной идеально проводящей плоскости, при том же способе возбуждения выражения для тока и входного импеданса получены в [11, 12] в сле- дующем виде: 0 0( ) ( ) 2 Hs j J s I f s V k                sin , cos ( , ) ( ),Fs Mir l l k l s kl P kr kl P k h r kl             (3а) 0 cos ( ),60 . (0) sin Hs in kl P k h r klV jk Z J k kl                (3б) В распределение тока (3а) входит множитель 0 ,HsI учитывающий влияние поля, отраженного от бес- конечного экрана. Функция ( ),Mir lP k h r kl    оп- ределена в [11–14], .Hs Fs Mir l lP P P  При расчете амплитуд тока 0 FsI и 0 HsI по фор- мулам (2а) и (3а) определяем k по формуле (2б), где для SZ используем выражение (1) при 0.001,SR  а при расчете функций собственного поля вибратора ( , )Fs lP kr kl и ( ),Mir lP k h r kl    полагаем, что в (1) 0,SR  т. е. рассматриваем вибраторы с постоянным чисто реактивным по- верхностным импедансом const.SX  Из приведенных выражений следует, что амп- литуда тока вибратора в свободном простран- стве 0 ( , )FsI kr kl зависит от длины вибратора 2 ,l отношения ,l r импеданса SX (входит в выра- жение для ).k Амплитуда тока вибратора над бесконечным экраном 0 ( ),HsI k h r kl    зависит от этих же параметров и дополнительно – от уда- ления вибратора от экрана h. Как известно, наибольшая эффективность тон- ких линейных вибраторов обеспечивается при резонансе, т. е. когда реактивная часть их вход- ного импеданса равна нулю. В [11, 12], исходя из условия 0inX  в выражениях (2в) и (3б), полу- чены приближенные формулы для нахождения ре- зонансных значений поверхностного импеданса вибратора длиной 2l и радиусом r в свободном пространстве, ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 21, № 3, 2016 219 Формирование волны с круговой поляризацией наклонным импедансным вибратором, расположенным... Si(2 ) 2 = , 2ln , 2 2 Fs Sres r l X kl l r           (4) и для горизонтального вибратора 1 (2) (рис. 1) над бесконечным идеально проводящим экраном,  2= Si(2 ) Si 1 ( ) 2 Hs Sres r X kl h l l             ? (5) где Si( )x – интегральный синус. Резонансные значения импеданса Hs SresX гори- зонтального вибратора с электрической длиной 0.4 2 0.6l   при фиксированном расстоянии вибратора от плоскости h можно найти и путем определения максимума квадрата модуля векто- ра напряженности электрического поля в направ- лении нормали к экрану при изменении импедан- са вибратора .SX В [13, 14] получены выражения для ДН по компонентам электрического поля импедансного вибратора в свободном пространстве , ,f f    а также выражения для ДН импедансных вибрато- ров 1, 2 и 3 ( параллельны осям X, Y и Z соответ- ственно), удаленных от бесконечного идеально проводящего экрана на расстояние h. (На рис. 1 показаны вибраторы 1, 2 и 3, середины всех виб- раторов совпадают с серединой наклонного виб- ратора С.) На основании этих выражений запи- шем в рамках метода зеркальных изображений ДН геометрооптического (ГО) суммарного поля падающей волны, излученной импедансным виб- ратором, и отраженной волны от идеально прово- дящей плоскости в азимутальной ( 90 , 270 )    и в меридиональной ( 0 )   плоскостях для виб- раторов 1, 2 и 3. В плоскости 0   – для вибратора 1 1 112 sin( cos ) , 0;f j kh F f      (6) – для вибратора 2 2 222 sin( cos ) , 0;f j kh F f     (7) – для вибратора 3 3 332sin cos( cos ) , 0.f kh F f      (8) В плоскости 90 , 270    – для вибратора 1 1 112 sin( cos ) , 0;f j kh F f     (9) – для вибратора 2 2 222 cos sin( cos ) , 0;f j kh F f       (10) – для вибратора 3 3 332sin cos( cos ) , 0.f kh F f       (11) Здесь знак “–” относится к полуплоскости 90 ,   знак “+” – к полуплоскости 270 ;   1 2 2 cos cos( sin ) = cos , ( sin ) kl kl F kk k k         2 1 cos = , kl F k k    (12) 3 2 2 cos cos( cos ) = ; ( cos ) kl kl F kk k k        1 1 cos = , kl F k k     2 2 2 cos cos( sin ) = , ( sin ) kl kl F kk k k        (13) 3 2 2 cos cos( cos ) = . ( cos ) kl kl F kk k k        На рис. 2, а, б представлены зависимости норми- рованной амплитуды тока 0 0max( , , )Hs HsI kr kl kh I и нормированного квадрата модуля вектора нап- ряженности электрического поля 22 max(0,0)E E в дальней зоне в направлении нормали к экра- ну для горизонтального вибратора 1 с длиной 2 0.4,l   0.5, 0.6 от поверхностного импеданса ,SX значения которого изменяются в пределах от –0.15 до +0.15, при удалении вибратора от бесконечного экрана на расстояние 0.25 .h   Отметим, что в выражение для квадрата моду- ля вектора напряженности электрического поля  2 22 2 0 0 0( , ) ( , ) ( , ) ,Hs HsE E f I f I           где 0 exp( ) 60 , jkR E j R   входит амплитуда тока 0 ,HsI которая рассчитывается по формуле (3а).     2 1Si 1 ( ) + 2Si ( ) 2 ,h l h l         220 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 21, № 3, 2016 Н. П. Елисеева и др. 3. Îïðåäåëåíèå óãëà íàêëîíà âèáðàòîðà äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ âîëíû ñ êðóãîâîé ïîëÿðèçàöèåé Как известно, волну с вращающейся поляризацией можно получить сложением двух линейно поляри- зованных волн одной и той же частоты, электри- ческие векторы которых перпендикулярны друг другу и сдвинуты по фазе на некоторый угол. Если амплитуды ортогональных компонент векто- ра напряженности электрического поля волны в точке наблюдения равны, а сдвиг по фазе равен 90 , то создается волна с круговой поляризацией. Поляризация волны полностью определяется по- ляризационным отношением ,p т. е. отношением комплексных амплитуд ортогональных линейно по- ляризованных компонент вектора напряженности электрического поля в точке наблюдения, exp ( ) , E E p j E E                (14) где ,E ,E ,  – амплитуды и фазы линей- но поляризованных компонент поля. Из вида выражений (6)–(11) следует, что раз- ность фаз arg p   ортогональных компонент поля вибраторов 1 и 3 в плоскости 90 ,   270 и вибраторов 2 и 3 в плоскости 0   во всехх направлениях наблюдения, кроме направления нормали к экрану ( 0 ),   составляет 90 при всех значениях h. Обеспечить в плоскостях на- блюдения 90 ,   270 или 0   равенствоо амплитуд ортогональных компонент поля можно, используя наклоненный под определенным углом  к оси Z вибратор с током 13I  или 23I  соответ-ет- ственно. В рамках метода зеркальных изображений в плоскости наблюдения 90 ,   270 ток наклон- ного вибратора согласно принципу суперпозиции раскладывается на вертикальную и горизонталь- ную составляющие: 13 13 13sin cos .I I I       (15) Амплитуда каждой из ортогональных компонент поля наклонного вибратора определяется сложе- нием амплитуд независимых компонент поля го- ризонтального 1 и вертикального 3 вибраторов: 13 1 3 sin cos ,E E E        (16) 13 1 3 sin cos .E E E        Условие равенства амплитуд ортогональных компонент вектора напряженности электрическо- го поля 1p  (14) наклонного вибратора, распо- ложенного над бесконечной плоскостью при const,h  исходя из представлений (15) и (16) с учетом (9)–(13), не зависит от тока и принимает следующий вид: 1 3 tg 1.cp E E      (17) Рис. 2. Зависимости нормированных значений амплитуды тока (а) и квадрата модуля вектора напряженности электри- ческого поля в дальней зоне (б) горизонтального вибратора с электрической длиной 2 0.4,l   0.5, 0.6 (кривые 1, 2, 3 соответственно) от его поверхностного импеданса SX при удалении вибратора от бесконечного идеально проводящего экрана на расстояние 0.25h   ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 21, № 3, 2016 221 Формирование волны с круговой поляризацией наклонным импедансным вибратором, расположенным... Подставляя в (17) выражения (9), (11) и (13), най- дем угол наклона cp импедансного вибратора, необходимый для обеспечения круговой поляри- зации волны в плоскости 90 ,   270 и в плос-с- кости 0   при consth  в заданном направле- нии  в дальней зоне: arctg sin ctg( cos ) ,cp cpkh F       (18а) где согласно (12) и (13) 2 3 3 2 2 2 1 cos cos( cos ) = . ( cos ) 1 cos cp k kl klF F F F F k k kl                     (18б) Для идеально проводящего полуволнового виб- ратора ( 0,SZ  ,k k 2,kl   cos cos 0)kl kl  угол наклона cp относительно нормали к беско- нечной плоскости, при котором создается волна с круговой поляризацией в главных плоскостях на- блюдения в заданном направлении  в дальней зоне, исходя из формул (18а) и (18б), составляет в зависимости от h  arctg cos( cos 2)ctg( cos ) sin .cp kh       (19) Отметим, что значения углов наклона полуволно- вых импедансного и идеально проводящего виб- раторов ,cp рассчитанные по формулам (18а), (18б) и (19) совпадают. Перейдем к случаю, когда вибратор располо- жен над экраном конечных размеров. Для анализа состояния поляризации волны, излучаемой наклон- ным вибратором в присутствии прямоугольного экрана, используем модуль p и фазу  поляри- зационного отношения 1313 exp( )p E E j    ор- тогональных компонент поля в точке наблюде- ния ( , ).P   В рамках метода РГТД в приближе- нии первичной дифракции полное поле состоит из ГО поля (6)–(13) с учетом областей свет–тень [10] и полей восьми дифрагированных волн, воз- бужденных на четырех кромках идеально прово- дящего прямоугольного экрана падающей и от- раженной волнами. Формулы для их определения приведены в [10, 13, 14]. Образование дифраги- рованных на кромках прямоугольного экрана волн приводит к тому, что фаза  поляризационногоо отношения ортогональных компонент полного поля наклонного вибратора зависит от размеров экра- на W, L и удаления вибратора от экрана h и не во всех направлениях  в главных плоскостях на- блюдения составляет 90 [4]. В этом случае оп- ределяется только угол наклона вибратора ( ),  необходимый для обеспечения равенства амп- литуд ортогональных компонент поля 1p  с уче- том дифракционных эффектов на кромках эк- рана в заданном направлении  в главных плос- костях наблюдения, и при этом одновременно определяется коэффициент эллиптичности вол- ны ( )  [10]. Угол наклона  вибратора с токомом 13,I обеспечивающий условие 1p  в полуплос- кости 90   в направлении ( , 90 ),P   рассчи- тывается по формуле [4] 2 ( , ) arctg , B B AC A              (20) где 1 1 2 2 ,A E E    1 3 Re ReB E E    1 3 1 31 3 Im Im Re Re Im Im ,E E E E E E            C  3 3 2 2 .E E   В случае возбуждения экрана токомм 23I угол наклона вибратора , обеспечивающий условие 1p  в плоскости 0 ,   определяетсяся выражением (20), а в выражениях для коэффи- циентов А, В, С амплитуды 1 ,E  1 E  заменяютсяся на 2 ,E  2 .E  Расчет ДН компонент электрическо-о- го поля вибраторов 1, 2 и 3 1 ( ,E  1 ,E  2 ,E  2 ,E  3 ,E  3 )E  основан на решении трехмерной вектор- ной задачи дифракции поля горизонтального и вер- тикального вибраторов на идеально проводящем прямоугольном экране методом РГТД [10, 13, 14]. 4. Îïðåäåëåíèå ðåçîíàíñíîãî èìïåäàíñà âèáðàòîðà С целью увеличения амплитуды напряженности поля волны c круговой поляризацией в заданном направлении наблюдения используем в качестве облучателя экрана при consth  наклонный виб- ратор с поверхностным импедансом, равным ре- зонансному поверхностному импедансу ( )Hs SresX h горизонтального вибратора 1. В этом приближе- нии перед расчетом амплитуд компонент поля определяем по формуле (5) для каждого значения h значения ,Hs SresX при которых далее находим по формуле (3а) амплитуду резонансного тока 0 ( , , ).HsI kr kl kh 222 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 21, № 3, 2016 Н. П. Елисеева и др. На рис. 3, а, б показаны зависимости резонан- сного импеданса Hs SresX и нормированной ампли- туды резонансного тока 0 0max Hs HsI I 0max( 56)HsI  горизонтального полуволнового вибратора 1 с относительной толщиной 75,l r  расположенно- го над бесконечным экраном, от расстояния h  до экрана (кривые 1). На рис. 3, а показано также значение резонан- сного импеданса 0.0095Fs SresX   этого же вибра- тора в свободном пространстве (линия 1 ), рас- считанное по формуле (4). На рис. 3, б для виб- раторов с различными значениями импеданса ( )Hs SresX h (рис. 3 а, кривая 1) показаны значения амплитуды тока 0 FsI в свободном пространствее (кривая 1 ), рассчитанные по формуле (2а) и отне- сенные к значению 0max 56.HsI  Для сравнения здесь же приведены аналогичные зависимости для нормированных амплитуд тока идеально про- водящего вибратора ( 0),SZ  расположенного над бесконечным экраном, 0 0max Hs HsI I (кривая 2), и в свободном пространстве 0 0max Fs HsI I (пунктир- ная линия 2 ). Видно, что как в свободном про- странстве (кривые 1 и 2 ), так и при определен- ных расстояниях h между вибратором и экраном (кривые 1 и 2) значения амплитуды тока импе- дансного вибратора больше. 5. Àíàëèç ðåçóëüòàòîâ ðàñ÷åòà Определение условий, необходимых для форми- рования волны с круговой поляризацией и макси- мально достижимой амплитудой напряженности поля, проводится через расчет и анализ одновре- менно коэффициента эллиптичности поляри- зационного эллипса  и квадрата модуля век- тора напряженности электрического поля 2 ( , )E h  в зависимости от угла  в главных плоскостях наблюдения и от удаления h вибратора от экрана. Рассматриваются случаи, когда наклонный виб- ратор располагается над идеально проводящим эк- раном бесконечных размеров и над экраном с раз- мерами сторон 3 .W L   Для резонансного вибратора с импедансом 0.016,Hs SresX   удаленного от идеально прово- дящей бесконечной плоскости на расстояние 0.25h   (рис. 3, а, кривая 1), вначале по форму- лам (18а) и (18б) были рассчитаны значения уг- лов наклона ( , ),cp h  при которых для каждогоо заданного направлении  в главных плоскостях наблюдения формируется волна с круговой поля- ризацией ( 1),  и затем с использованием фор- мул (6)–(13) и (16) получены соответствующие им значения квадрата модуля вектора напряжен- ности электрического поля 2 ( , ) .E h  В случае того же вибратора, расположенного на расстоянии 0.25h   над квадратным экра- ном с размерами сторон 3 ,W L   углы накло- на вибратора , обеспечивающие равенство ам- плитуд ортогональных компонент вектора напря- женности электрического поля в направлении наблюдения ( , 90 ),P   рассчитывались по фор- муле (20) с учетом дифрагированных волн на Рис. 3. Резонансные значения поверхностного импедан- са (а) и соответствующей нормированной амплитуды тока вибратора в зависимости от h  (б): кривые 1 – для горизонтального импедансного вибратора 1, расположенно- го над бесконечным экраном; кривые 1 – для импедансногоо вибратора в свободном пространстве; кривые 2 и 2 – для идеально проводящего вибратора, расположенного соответственно над бесконечным экраном и в свободном пространстве ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 21, № 3, 2016 223 Формирование волны с круговой поляризацией наклонным импедансным вибратором, расположенным... кромках экрана. Соответствующие углам  зна- чения квадрата модуля вектора напряженности поля 2 ( , ) ,E h  модуля поляризационного отноше- ния p и коэффициента эллиптичности  были ï î ëó÷åí û â çàâèñèì î ñòè î ò óãëà  на основее расчета ДН компонент электрического поля 1 ( ,E  1 ,E  3 ,E  3 )E  методом РГТД с использованием равномерных асимптотических представлений дифрагированных полей на кромках экрана [10]. На рис. 4, а приведены значения модуля по- ляризационного отношения ,p его аргумента arg p   и угла наклона  (в радианах) для на- клонного полуволнового вибратора, расположенного над бесконечным экраном, (пунктирные линии 1, 2 и кривая 3 соответственно) и для наклонного по- луволнового вибратора, помещенного над экраном с размерами 3 ,W L   (линия 1 и кривые 4 и 5 соответственно) в зависимости от угла  в плос- кости 90   при 0.25 .h   Напомним, что рассчитанные углы наклона  в случае, когда вибратор находится над беско- нечной плоскостью, обеспечивают круговую по- ляризацию волны 1  при всех углах наблюде- ния , а в случае, когда вибратор расположен над экраном конечных размеров, – только равен- ство амплитуд ортогональных компонент век- тора напряженности электрического поля ( 1)p  в направлении наблюдения . Из результатов расчета фазы поляризационного отношения  в случае квадратного экрана (кривая 4) видно, что разность фаз ортогональных компонент отли- чается от 90 менее чем на 5 только в интер- вале углов 42 48 ,    в котором и формирует- ся волна с круговой поляризацией (см. рис. 4, б, кривая 3) при угле наклона вибратора  (см. рис. 4, а, кривая 5). На рис. 4, б приведены зависимости нор- мированного квадрата модуля напряженности Рис. 4. К определению условий, необходимых для формирования волны с круговой поляризацией в плоскости наблюдения 90   с помощью наклонного вибратора 13,I расположенного на расстоянии 0.25h   от экрана: а – зависимости ( ) ,p  ( )  и ( )  в случае бесконечного экрана (пунктирные линии 1, 2 и кривая 3 соответственно) и в случае квадратного экрана (линия 1 и кривые 4, 5 соответситвенно); б – зависимости 2 ( )nE  (кривая 1 – в случае бесконечного экрана, кривая 2 – в случае квадратного экрана) и ( )  (кривая 3); в – зависимости 2 ( )nE  для импедансного вибратора и идеально проводящего вибратора в случае бесконечного экрана (кривые 1 и 1 соответственно) и в случае квадратного экрана (кривые 2 и 2 соответственно); г – зависимости ( )  (кривая 1 – в случае бесконечного экрана, кривая 2 – в случае квадратного экрана) получены в зависимости от угла 224 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 21, № 3, 2016 Н. П. Елисеева и др. поля 2 2 2 max( , ) ,nE E E   2 2 0( , )E E     2 2 0 0( , ) ( , ) ,Hs Hsf I f I        для случаев распо- ложения импедансного резонансного полувол- нового вибратора над бесконечным экраном (кри- вая 1, 2 2 max 01607 )E E и над квадратным экра- ном 3W L   (кривая 2, 2 2 max 01989 )E E при 0.25 ,h   а также соответствующая зависимость коэффициента эллиптичности поляризационного эллипса  вектора электрического поля вибрато- ра, расположенного над квадратным экраном, (кри- вая 3) от угла . Видно, что в случае квадратногоо экрана коэффициент эллиптичности волны дос- тигает максимума, 0.97,  вблизи 44 ,   а 2 maxE – при 56 ,   т. е. наилучшие характеристи- ки волны достигаются при различных углах на- клона вибратора (рис. 4, г). На рис. 4, в приведены зависимости 2 nE для импедансного резонансного полуволнового виб- ратора, помещенного над бесконечным экраном и над квадратным экраном (кривые 1 и 2 соот- ветственно), и аналогичные зависимости для идеально проводящего полуволнового вибратора (кривые 1 и 2 , 2 2 max 01061E E и 2 2 max 01299E E соответственно) от угла . Из сравнения макси- мальных значений 2 maxE видно, что в случае им- педансного вибратора максимальный квадрат модуля вектора напряженности электрического поля больше в полтора раза. Зависимости угла наклона  (в градусах) виб- ратора относительно нормали к бесконечному и квадратному экранам (кривые 1 и 2 соответствен- но) от заданного угла  показаны на рис. 4, г. Отметим, что значения углов наклона вибратора  и коэффициента эллиптичности  совпадаютт для импедансного и идеально проводящего виб- раторов, а значения 2 nE в большом интервале углов  значительно выше в случае импедансно- го резонансного вибратора (рис. 4, в). На рис. 5 для определения условий фор- мирования волны с наибольшим коэффициен- том эллиптичности  при максимально дости- жимой интенсивности излучения в направлении заданного угла  в плоскости наблюдения 90 ,   т. е. для выбора подходящих угла нак- лона  и удаления вибратора от экрана h, при- ведены линии равных значений величин: угла наклона  (а) вибратора, расположенного над серединой экрана 3 ,W L   соответствующих коэффициента эллиптичности  (б) и квадратов модулей векторов напряженности поля 2 2 maxE E для импедансного (в) и идеально проводящего (г) вибраторов, нормированных на 2 2 max 04613E E для импедансного вибратора, в системе коор- динат ( , ).h  Из рис. 5, в, г для каждого h определялись максимально достижимые значения нормирован- ного квадрата модуля вектора напряженности поля 2 max( )nE  и соответствующие им углы на- блюдения max , а также из рис. 5, а – углы накло- на вибратора max max( ),  из рис. 5, б – коэффи- циенты эллиптичности max( ).  На рис. 6, а приведены значения 2 max( )nE  для импедансного резонансного полуволно- вого вибратора, расположенного над квадрат- ным экраном 3W L   либо над бесконеч- ным экраном (кривые 1 2 2 max 0( 4613 )E E и 1 2 2 max 0( 3942 )E E соответственно) в зависимости от .h  Здесь же показаны соответствующие зна- чения коэффициента эллиптичности  в случаях квадратного и бесконечного экранов (кривая 2 и пунктирная линия 2 соответственно). На рис. 6, б показаны соответствующие зави- симости от h  угла наклона вибратора max в случаях квадратного и бесконечного экранов (кривые 1 и 2 соответственно), на рис. 6, в – углы наблюдения max и наклона вибратора max (кривые 1 и 2 соответственно). На рис. 6, г наря- ду с зависимостями 2 max( )nE  от h  для импе- дансного вибратора в случаях квадратного и бес- конечного экранов (кривые 1 и 1 соответствен- но) приведены аналогичные зависимости для идеально проводящего вибратора (кривые 2 2 2 max 0( 2273 )E E и 2 2 2 max 0( 3392 )E E соответ- ственно) при нормировке на 2 maxE импедансного вибратора. Из сравнения значений 2 2 max 04613E E для импедансного вибратора и 2 2 max 02273E E для идеально проводящего, а также кривых 1 и 2 на рис. 6, г следует, что при определенных h ин- тенсивность излучения импедансного вибратора более чем в два раза превышает интенсивность излучения идеально проводящего вибратора. Из анализа результатов расчета, приведенных на рис. 5 и рис. 6 в случае экрана с размера- ми сторон 3 ,W L   можно заключить сле- ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 21, № 3, 2016 225 Формирование волны с круговой поляризацией наклонным импедансным вибратором, расположенным... дующее. При расстояниях 0.15 0.17h     и углах наклона вибратора 54 50     фор- мируется волна с близкой к круговой поляриза- цией 0.88  и максимально достижимой амп- литудой 2 max( ) 1 0.8nE    в направлении угла max 50 .   При 0.25h   получаем 2 max( )E  при 44   в направлении угла наблюдения max 56 .   В этом случае 0.8.  Максимум коэффициента эллиптичности 0.92 0.98   име- ет место при угле наклона вибратора 23   в направлении 44 ,   при этом 2 ( )nE   0.3 0.4. В случае бесконечного экрана при 0.25h   имеем 2 maxE при max 64 ,   когдада 46 .   При удалении импедансного вибратора от экрана на расстояния 0.7 0.8h     и углах наклона 42 36    имеем 0.9 1   при 2 ( ) 0.4 0.3nE    в направлениях наблюдения 30 34 .     Для верификации алгоритма расчета и полу- ченных выше трех оптимальных условий круго- вой поляризации в случае экрана c размерами 3W L   методом РГТД и с помощью програм- мы численного моделирования на основе метода моментов были рассчитаны нормированные ДН по мощности 2 2 13 13 13max( , ) 10lgG E E      и поляризационные ДН 13( , )   в плоскости на- блюдения 90   для 0.15h   и 54 ,   h  0.25 и 46 ,   0.25h   и 23 .   Рис. 7 ил- люстрирует рассчитанные диаграммы, которые, как видно, совпадают с графической точностью. Следует отметить, что методом РГТД ре- шалась задача для импедансного вибратора с квадратным экраном, а методом моментов – для идеально проводящего вибратора с тем же экраном. Совпадение полученных ДН объяс- няется отсутствием зависимости от тока расчет- ных нормированных ДН. Рис. 5. Линии равных значений угла наклона вибратора  (а), коэффициента эллиптичности волны  (б), нормированных квадратов модулей векторов напряженности поля 2 nE в случае импедансного (в) и идеально проводящего (г) полуволно- вых вибраторов, расположенных над экраном с размерами 3 ,W L   в системе координат ( , )h  226 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 21, № 3, 2016 Н. П. Елисеева и др. На рис. 8 представлены пространственные по- ляризационные диаграммы полного (рис. 8, а, в) и ГО (рис. 8, б, г) полей при удалении вибратора с углом наклона 46   на расстояние 0.25h   относительно экрана с размерами 3 .W L   Коэффициент эллиптичности вектора полного поля (рис. 8, а, рис. 7, г) в плоскости 90   в направ- лении max 56   достигает 13 0.8.  В этом на- правлении имеет место максимум интенсивнос- ти илучения (рис. 7, в). Из рис. 8, а видно, что за счет дифрагирован- ного поля максимумы 0.8  образуются также в плоскостях 45   и 135 вблизи углов 45 50 .     Без учета дифрагированного поля коэффициент эллиптичности вектора ГО поля (рис. 8, б), как и в случае бесконечного экрана, в плоскости 90   в направлении максимума из- лучения max 64   (см. рис. 4, б) достигает зна- чения 13 1.  На рис. 8 в, г приведены линии равных зна- чений угла ориентации 13 большой полу- оси поляризационного эллипса векторов напря- женности полного и ГО электрических полей в системе координат ( , ).  Интервал измене- ния угла ориентации 13 составляет 0 180 .   Показаны уровни значений 13 в пределах отт 0 до 90 . В случае ГО поля (рис. 8, г ) угол ориентации плавно изменяется с изменением угла  в пределах 13 0 90     и не зависит от угла  при 0 60 .     Влияние дифраги- рованного поля на кромках экрана усложняет поведение поляризационных характеристик по- ля волны 13 и 13 (рис. 8, а, в). Формулы для расчета коэффициента эллиптичности  и угла Рис. 6. К определению условий формирования волны с круговой поляризацией в направлениях максимума излучения в плоскости наблюдения 90   с помощью наклонного вибратора 13,I расположенного над экраном, в зависимости отт расстояния h  до экрана: а – значения 2 max( )nE  и  в случае квадратного экрана (кривые 1 и 2 соответственно) и в случае бесконечного экрана (кривая 1 и пунктирная линия 2 соответственно); б – значения max (кривая 1 – в случае квадратного экрана, кривая 2 – в случае бесконечного экрана); в – значения max и max в случае квадратного экрана (кривые 1 и 2 соответственно); г – значения 2 max( )nE  для импедансного вибратора и идеально проводящего вибратора в случае квадратного экрана (кривые 1 и 2 соответственно) и в случае бесконечного экрана (кривые 1 и 2 соответственно) ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 21, № 3, 2016 227 Формирование волны с круговой поляризацией наклонным импедансным вибратором, расположенным... ориентации  вектора напряженности поля при- ведены в [10]. 6. Çàêëþ÷åíèå Для излучающей системы, состоящей из импеданс- ного вибратора и прямоугольного идеально прово- дящего экрана, разработана методика определения условий для формирования в заданном направлении в одной из главных плоскостей наблюдения волны с круговой поляризацией при максимально достижи- мой амплитуде поля с учетом дифракционных эф- фектов на кромках экрана конечных размеров. Использование полуволнового вибратора с резонан- сным импедансом в качестве облучателя экрана по- зволяет путем выбора оптимальных угла наклона и удаления вибратора от экрана увеличить мощность излучения более чем в два раза по сравнению со случаем облучения экрана идеально проводящим вибратором той же длины. Показано, что расчеты для наклонного вибратора, расположенного над эк- раном, дают надежные результаты при размерах сторон экрана не менее трех длин волн. Рис. 7. К сравнению ДН по мощности (а, в, д) и поляризационных ДН (б, г, е) наклонного полуволнового вибратора, расположенного над квадратным экраном с размерами 3 ,W L   рассчитанных методом РГТД (кривые 1) и методомм моментов (кривые 2) в плоскости наблюдения 90   228 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 21, № 3, 2016 Н. П. Елисеева и др. Разработанная методика и результаты иссле- дования могут быть полезны при проектировании излучающих систем, частью которых являются тонкие вибраторы и металлические экраны ко- нечных размеров. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 01. Woodward O. W. A Circularly Polarized Corner Reflector Antenna // IRE Trans. Antennas Propag. – 1957. – Vol. 5, Is. 1. – Р. 290–297. DOI: 10.1109/TAP.1957.1144512 02. Ng T. S. and Lee K. F. Theory of Corner Reflector Antenna with Tilted Dipole // IEE Proc. – 1982. – Vol. 129, Is. 1. – P. 11–17. DOI: 10.1049/ip-h-1.1982.0003 03. Eliseeva N. P. Optimizing the Directivity Factor of a Fi- nite Corner Antenna with a Circularly Polarized Radiation Field // J. Commun. Technol. Electron. – 2001. – Vol. 46, No 8. – P. 891–900. 04. Gorobets N. N. and Yeliseyeva N. P. Synthesis of a Circular Polarized Field Radiated by an Electric Dipole Located over a Rectangular Screen // J. Commun. Technol. Electron. – 2008. – Vol. 53, No 1. – P. 26–33. DOI: 10.1134/ S1064226908010038 05. Пименов Ю. В., Ходьков Д. А. Излучение элементар- ного электрического вибратора, расположенного над плоским экраном // Радиотехника. – 1990. – № 11. – С. 60–63. 06. Пименов Ю. В., Ходьков Д. А. Излучение элементар- ного электрического вибратора, расположенного парал- лельно плоскому прямоугольному экрану // Радиотех- ника. – 1991. – №. 7. – С. 61–63. 07. Tsai L. L., Wilson O. R., Harrison M. G., and Wright E. H. A Comparison of Geometrical Theory of Diffraction and Integral Equation for Analysis of Reflector Antennas // IEEE Trans. Antennas Propag. – 1972. – Vol. 20, Is. 6. – Р. 705–712. DOI: 10.1109/TAP.1972.1140326 08. Иванченко И. B., Королев А. М., Пазынин В. Л., Попен- ко Н. А., Хруслов М. М. Особенности формирования диаграмм направленности монопольной антенны в при- сутствии конечных экранов // Радиофизика и элект- роника. – 2006. – Т. 11, № 1. – С. 55–60. 09. Gorobets N. N., Yeliseyeva N. P., and Antonenko Ye. A. Optimization of Radiation Characteristics of Wire-Screened Antennas // Telecommunications and Radio Engineering. – 2012. – Vol. 71, Is. 1. – P. 59–69. DOI: 10.1615/Telecom RadEng.v71.i1.60 10. Елисеева Н. П., Горобец Н. Н. Дифракция излучения проволочной антенны на прямоугольных и уголковых Рис. 8. Линии равных значений коэффициентов эллиптичности 13 и углов ориентации 13 векторов полного (а, в) и ГО (б, г) полей в системе координат ( , )  в случае, когда вибратор с углом наклона 46   и токомом 13I находится над серединой экрана с размерами 3W L   при 0.25h   ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 21, № 3, 2016 229 Формирование волны с круговой поляризацией наклонным импедансным вибратором, расположенным... экранах.– Харьков: Из-во ХНУ им. В. Н. Каразина, 2009. – 379 c. 11. Nesterenko M. V. Analytical methods in the theory of thin impedance vibrators // Prog. Electromagn. Res. B. – 2010. – Vol. 21. – P. 299–328. 12. Nesterenko M. V., Katrich V. A., Penkin Y. M., Dakhov V. M., and Berdnik S. L. Thin Impedance Vibrators. Theory and Applications – New York: Springer Science+Business Media, 2011. – 223 p. DOI: 10.1007/978-1-4419-7850-9_1 13. Yeliseyeva N. P., Berdnik S. L., Katrich V. A., and Nesteren- ko M. V. Electrodynamic characteristics of horizontal im- pedance vibrator located over a finite-dimensional perfect- ly conducting screen // Prog. Electromagn. Res. B. – 2015. – Vol. 63. – P. 275–288. DOI: 10.2528/PIERB15043003 14. Yeliseyeva N. P., Berdnik S. L., Katrich V. A., and Nesteren- ko M. V. Directional and polarization radiation characte- ristics of a horizontal impedance vibrator located above a rectangular screen // J. Commun. Technol. Electron. – 2016. – Vol. 61, No. 2. – P. 99–111. DOI: 10.1134/ S1064226908010038 REFERENCES 01. WOODWARD, O. W., 1957. A Circularly Polarized Corner Reflector Antenna. IRE Trans. Antennas Propag. vol. 5, is. 1, pp. 290–297. DOI: 10.1109/TAP.1957.1144512 02. NG, T. S. and LEE, K. F., 1982. Theory of Corner Reflec- tor Antenna with Tilted Dipole. IEE Proc. vol. 129. is. 1, pp. 11–17. DOI: 10.1049/ip-h-1.1982.0003 03. ELISEEVA, N. P., 2001. Optimizing the Directivity Factor of a Finite Corner Antenna with a Circularly Polarized Radiation Field. J. Commun. Technol. Electron. vol. 46, no. 8, pp. 891–900. 04. GOROBETS, N. N. and YELISEYEVA, N. P., 2008. Syn- thesis of a Circular Polarized Field Radiated by an Electric Dipole Located over a Rectangular Screen. J. Commun. Technol. Electron. vol. 53, no. 1, pp. 26–33. DOI: 10.1134/ S1064226908010038 05. PIMENOV, YU. V. and KHOD’KOV, D. A., 1990. Radia- tion of elementary electric vibrator placed above plane screen. Radiotekhnika. no. 11, pp. 60–63 (in Russian). 06. PIMENOV, YU. V. and KHOD’KOV, D. A., 1991. Radia- tion of elementary electrical vibrator placed parallel to plane rectangular screen. Radiotekhnika. no. 7, pp. 61–63 (in Rus- sian). 07. TSAI, L. L., WILSON, O. R., HARRISON, M. G. and WRIGHT, E. H., 1972. A Comparison of Geometrical Theo- ry of Diffraction and Integral Equation for Analysis of Reflector Antennas. IEEE Trans. Antennas Propag. vol. 20, no. 6, pp. 705–712. DOI: 10.1109/TAP.1972.1140326 08. IVANCHENKO, I. V., KOROLEV, A. M., PAZYNIN, V. L., POPENKO, N. A. and KHRUSLOV, M. M., 2006. The Features of Radiation Pattern Formation of the Monopole Antenna with Finite Screens. Telecommunications and Ra- dio Engineering. vol. 65, is. 20, pp. 1859–1869. DOI: 10.1615/TelecomRadEng.v65.i20.30 09. GOROBETS, N. N., YELISEYEVA, N. P. and ANTONEN- KO, YE. A., 2012. Optimization of Radiation Characteris- tics of Wire-Screened Antennas. Telecommunications and Radio Engineering. vol. 71, is. 1, pp. 59–69. DOI: 10.1615/ TelecomRadEng.v71.i1.60 10. YELISEYEVA, N. P. and GOROBETS, N. N., 2009. Dif- fraction of radiation of the wire antenna on the rectangular and corner screen. Kharkiv: V. N. Karazin Kharkiv Na- tional University Publ. (in Russian). 11. NESTERENKO, M. V., 2010. Analytical methods in the theory of thin impedance vibrators. Prog. Electromagn. Res. B. vol. 21, pp.299–328. 12. NESTERENKO, M. V., KATRICH, V. A., PENKIN, Y. M., DAKHOV, V. M. and BERDNIK, S. L., 2011. Thin Im- pedance Vibrators. Theory and Applications. New York: Springer Science+Business Media Publ. DOI: 10.1007/ 978-1-4419-7850-9_1 13. YELISEYEVA, N. P., BERDNIK, S. L., KATRICH, V. A. and NESTERENKO, M. V., 2015. Electrodynamic charac- teristics of horizontal impedance vibrator located over a finite-dimensional perfectly conducting screen. Prog. Elec- tromagn. Res. B. vol. 63. pp. 275–288. DOI: 10.2528/ PIERB15043003 14. YELISEYEVA, N. P., BERDNIK, S. L., KATRICH, V. A. and NESTERENKO, M. V., 2016. Directional and polari- zation radiation characteristics of a horizontal impedance vibrator located above a rectangular screen. J. Commun. Technol. Electron. vol. 61, no. 2. pp. 99–111. DOI: 10.1134/S1064226908010038 N. P. Yeliseyeva, S. L. Berdnik, V. A. Katrich, and M. V. Nesterenko V. N. Karazin Kharkiv National University, 4, Svobody Sq., Kharkiv, 61022, Ukraine FORMATION OF CIRCULARLY POLARIZED WAVE BY THE OBLIQUE IMPEDANCE WIRE DIPOLE LOCATED OVER THE RECTANGULAR SCREEN Purpose: The conditions for formation of a wave with circular polarization and extremely achievable field density amplitude in the set directions of the main observation planes in the far zone, radiated by the oblique impedance wire dipole located over the rectangular perfectly conducting screen are determined. Design/methodology/approach: To solve the 3-D vector problem of diffraction of a field of arbitrarily oriented impedance thin wire dipole on the perfectly conducting rectangular screen the uniform geometric theory diffraction method is applied, and the asymp- totic expressions for an electric current of the horizontal impeda- nce wire dipole with electrical length 0.4 2 0.6l   are used. Findings: The dipole’s slope angles at which the wave with equal amplitudes of orthogonal components of the electric field vector is radiated, and also the corresponding to them ellipticity coefficients and normalized squared absolute values of the elec- tric field vector as functions of the observation angles and the distance between dipole and screen are calculated accounting for the diffraction effects on screen edges. Conclusions: The technique is developed for determination of an impedance wire dipole slope angle with account for the dif- fraction effects on screen edges at which the circularly polarized wave is radiated. It is shown that by the choice of an appropriate slope angle and distance of the resonant impedance wire dipole from the screen, the circularly polarized radiation with extreme- ly achievable intensity in the given direction in one of the main observation planes can be realized. 230 ISSN 1027-9636. Радиофизика и радиоастрономия. Т. 21, № 3, 2016 Н. П. Елисеева и др. Key words: rectangular screen, surface impedance, resonant wire dipole, wave, circular polarization, ellipticity coefficient, field amplitude H. П. Єлісєєва, С. Л. Бердник, В. О. Катрич, М. В. Нестеренко Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, м. Свободи, 4, м. Харків, 61022, Україна ФОРМУВАННЯ ХВИЛІ ІЗ КРУГОВОЮ ПОЛЯРИЗАЦІЄЮ ПОХИЛИМ ІМПЕДАНСНИМ ВІБРАТОРОМ, РОЗТАШОВАНИМ НАД ПРЯМОКУТНИМ ЕКРАНОМ Предмет і мета роботи: Визначаються умови формування хвилі із круговою поляризацією й максимально досяжною амплітудою напруженості поля в заданих напрямках у го- ловних площинах спостереження в дальній зоні, випроміню- ваної похилим імпедансним вібратором, розташованим над прямокутним ідеально провідним екраном. Методи та методологія: Для розв’язку тривимірної векторної задачі дифракції поля довільно орієнтованого тон- кого імпедансного вібратора на ідеально провідному пря- мокутному екрані застосовується метод рівномірної геомет- ричної теорії дифракції з використанням асимптотичних виразів для електричного струму горизонтального імпедан- сного вібратора з електричною довжиною 0.4 2 0.6.l   Результати: З урахуванням дифракційних ефектів на кром- ках екрана розраховано кути нахилу вібратора, за яких вип- ромінюється хвиля з рівними амплітудами ортогональних компонентів вектора напруженості електричного поля, а та- кож відповідні їм коефіцієнти еліптичності й нормовані квад- рати модуля вектора напруженості електричного поля хвилі як функції кута спостереження й відстані між вібратором і екраном. Висновок: Розроблено методику визначення кута нахилу імпедансного вібратора з урахуванням дифракційних ефектів на кромках екрана кінцевих розмірів, за якого випромінюєть- ся хвиля з круговою поляризацією. Показано, що шляхом вибору відповідних кута нахилу й віддаленості імпедансного резонансного вібратора відносно екрана можливо реалізу- вати кругополяризоване випромінювання із гранично до- сяжною інтенсивністю в заданому напрямку в одній з голов- них площин спостереження. Ключові слова: прямокутний екран, поверхневий імпеданс, резонансний вібратор, хвиля, кругова поляризація, ко- ефіцієнт еліптичності, амплітуда поля Статья поступила в редакцию 31.03.2016

Формирование волны с круговой поляризацией наклонным импедансным вибратором, распложенным над прямоугольным экраном

Репозитарії

Схожі ресурси