ISSN 1810-3189 · EISSN 2782-294X
Языки: ru · en

Статья: ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СИНУСОИДАЛЬНОЙ АНТЕННЫ МАЛЫХ ВОЛНОВЫХ РАЗМЕРОВ (2024)

Читать онлайн

Обоснование. Работа направлена на развитие и исследование строгих методов расчета тонкопроволочных структур со сложной формой образующей, имеющих малые волновые размеры, а также на исследование протекающих в них физических процессов. Частным случаем подобных структур является синусоидальная антенна, работающая в режиме стоячей волны тока.

Цель. В работе осуществляется решение внутренней и внешней задач электродинамики для синусоидальной антенны малых волновых размеров, расположенной над бесконечно протяженным идеальным рефлектором. Производится расчет токов на элементах структуры, определяются ее входное сопротивление и характеристики излучения.

Методы. В основе исследований лежит строгий электродинамический подход, в рамках которого для указанной структуры в тонкопроволочном приближении формируется интегральное представление электромагнитного поля, сводящееся при рассмотрении на поверхности проводников совместно с граничными условиями к системе интегральных уравнений Фредгольма второго рода, записанных относительно неизвестных распределений тока на проводниках (внутренняя задача).

Результаты. Предложена математическая модель излучающей структуры, определены: входное сопротивление структуры и базовые характеристики ее излучения. Показано, что рабочий диапазон синусоидальной антенны в режиме стоячих волн определяется добротностью резонансов входного сопротивления; увеличение ширины синусоидального проводника ведет с снижению резонансных частот входного сопротивления с одновременным увеличением добротности резонансов.

Заключение. С практической точки зрения использование рассмотренной структуры позволяет существенно уменьшить габариты в сравнении с тонким электрическим вибратором, однако при этом будет соответствующим образом сужен рабочий диапазон, определяющийся, в силу слабой зависимости характеристик излучения от частоты, добротностью резонансов. Распределение тока на образующей структуры можно рассматривать как «проекцию» стоячей поверхностной волны, локализованной в плоскости синусоидального проводника и образующейся в результате суперпозиции прямой и обратной поверхностных (замедленных) волн, распространяющихся со скоростью, существенно меньшей скорости света. Для дальнейшего уточнения физики происходящих в структуре процессов следует использовать спектральный анализ токовых функций и исследование распределений электромагнитного поля в ближней зоне структуры.

Background. The work is aimed at developing and researching rigorous methods for calculating thin-wire structures with a complex generatrix shape, having small wave sizes, as well as studying the physical processes occurring in them. A special case of such structures is a sinusoidal antenna operating in a standing current wave mode.

Aim. In progress the solution of internal and external problems of electrodynamics is carried out for a sinusoidal antenna of small wave sizes located above an infinitely extended ideal reflector. The currents on the elements of the structure are calculated, its input resistance and radiation characteristics are determined.

Methods. The research is based on a strict electrodynamic approach, within the framework of which, for the specified structure in the thin-wire approximation, an integral representation of the electromagnetic field is formed, which, when considered on the surface of conductors together with boundary conditions, is reduced to a system of Fredholm integral equations of the second kind, written relative to unknown current distributions on conductors (internal task).

Results. A mathematical model of the radiating structure is proposed, determined: the input resistance of the structure and the basic characteristics of its radiation. It is shown that the operating range of a sinusoidal antenna in the standing wave mode is determined by the quality factor of the input impedance resonances; An increase in the width of the sinusoidal conductor leads to a decrease in the resonant frequencies of the input resistance with a simultaneous increase in the quality factor of the resonances.

Conclusion. From a practical point of view, the use of the considered structure allows significantly reduce the dimensions in comparison with a thin electric vibrator, however in this case, the operating range will be correspondingly narrowed, which is determined, due to the weak dependence of the radiation characteristics on frequency, by the quality factor of the resonances. The current distribution on the generatrix of the structure can be considered as a «projection» standing surface wave localized in the plane of a sinusoidal conductor, and resulting from the superposition of forward and backward surface (slow) waves propagating at a speed significantly lower than the speed of light. To further clarify the physics of the processes occurring in the structure, one should use spectral analysis of current functions and study the distributions of the electromagnetic field in the near zone of the structure.

Ключевые фразы: синусоидальная антенна, интегральное уравнение фредгольма, тонкопроволочное приближение, интегральное представление электромагнитного поля, резонанс, распределение тока
Автор (ы): Табаков Дмитрий Петрович
Соавтор (ы): Зондаи Вадзанаи Юлиус
Журнал: ФИЗИКА ВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ И РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Идентификаторы и классификаторы

УДК
537.862. Возбуждение электромагнитных колебаний
Префикс DOI
10.18469/1810-3189.2024.27.3.91-98
eLIBRARY ID
71299788
Для цитирования:
ТАБАКОВ Д. П., ЗОНДАИ В. Ю. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СИНУСОИДАЛЬНОЙ АНТЕННЫ МАЛЫХ ВОЛНОВЫХ РАЗМЕРОВ // ФИЗИКА ВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ И РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ. 2024. Т. 27 № 3
Текстовый фрагмент статьи