Навигация
Диэлектрик с большими потерями; 2 идеальный проводник
23548
знаков
1
таблица
0
изображений
1 диэлектрик с большими потерями; 2 идеальный проводник
Рис.6. Дальняя рассеянная волна (дБ)
1 диэлектрик с большими потерями; 2 идеальный проводник.
Для подтверждения результатов численных расчетов были выполнены модельные эксперименты с использованием микроволн частоты 15 ГГц. Упрощенное изображение экспериментального оборудования, установленного в помещении, изолированном от влияния электрических волн, показано на рис.7. Излучающая пирамидоидальная рупорная антенна, центр рассеивающего тела (конечной длины) и приемная пирамидоидальная рупорная антенна устанавливались в одной и той же горизонтальной плоскости. Излучающая антенна находилась в фиксированном положении, приемная антенна могла передвигаться по рельсам, проложенным по окружности с центром на центральной оси рассеивающего тела. При этом расстояние между центральной осью рассеивающего тела и излучающей антенной составляет 3 м. (150 l).
Рис.7. Оборудование для измерения рассеянной волны:
1 - передатчик (излучающая антенна); 2 - приемник (приемная антенна)
То обстоятельство, что при выполнении сравнения экспериментальных результатов и результатов численных расчетов следует соблюдать определенную осторожность, связано с тем, что в экспериментах происходит интерференция падающей и рассеянной волн позади рассеивающего тела и измерение только рассеянной волны с технической точки зрения сопряжено со значительными трудностями. Одним из методов является выполнение сравнения только с отраженной волной. Однако, в данной работе в качестве одной из попыток решено провести сравнение с волной, которая получается в результате умножения падающей плоской волны на весовую функцию:
(33)
При этом функция f(j) представляет собой функцию, которая зависит от приемопередающих характеристик измерительной системы, а именно от угла, под которым происходит прием в электрическом поле принимаемых сигналов приемной антенной при отсутствии рассеивающего тела. В данной работе используется аппроксимация этой функции тригонометрическими функциями так, чтобы при отклонении от точки на одной прямой с передающим рупором больше, чем ± 30° происходило ослабление на - 20 дБ.
На рис.8 представлены измеренные и рассчитанные значения для рассеянной волны в том случае, когда параллелепипед из бетона с поперечным сечением в виде квадрата (25,5 см. х 25,5 см.) облучается электрической волной при угле падения 60°. При этом максимум в рассчитанных значениях равен 0 дБ, а измеренные значения представляют собой значения, которые сопоставляются рассчитанным значениям через максимальный уровень отраженной волны. Использованное в расчетах значение комплексной относительной диэлектрической проницаемости представляет собой значение, найденное по методу кратковременного открытия (short×open) с заполнением микроволнового волновода на 15 ГГц бетоном. Это значение, будучи сравнено с результатами измерений, выполненных другими исследователями, представляется правильным.
Из рис.8 видно, что измеренные значения и рассчитанные значения для отраженной волны хорошо согласуются. С другой стороны, в теневой области (30°-90°) обнаруживаются и чрезвычайно отчетливые различия в этих значениях. В качестве первой причины этих различий можно указать на то обстоятельство, что падающая волна не является плоской волной в реальных экспериментах, а близка к сферической волне. Заключение об этом можно с делать так же и по тому факту, что, вследствие распространения фронта волны, в измеренных значениях более всего проявляется теневая темная часть. В качестве второй
Рис.8. рассеянная волна на диэлектрике с большими потерями: а) - результаты измерений (бетон); b) - результаты расчетов (при ); 1 - Æ(град); 2 - (дБ).
В качестве второй причины можно считать то обстоятельство, что описанная экспериментальная система не является вполне двухмерной моделью. В экспериментах в качестве параллелепипеда используется тело конечной длины (1 м.), установленное на подставке; это приводит к тому, что нельзя пренебрегать влиянием волны, отраженной от подставки. Эти влияния проявляются в заметной интерференции измеренных значений при 10° - 110°. В качестве других причин можно отметить, что рассеянная волна в формуле (33) представляет собой величину, полученную применением просто метода перевала, вряд ли являющуюся хорошим приближением.
Для изучения различий между бетоном и проводником на рис.9 приводится пример результатов для случая , когда рассеивающее тело заменено на проводник с теми же параметрами, что и на рис.8. Измеренные значения относятся к случаю алюминиевой пластины толщиной 1 мм., изготовленной для параллелепипеда, а рассчитанные значения относятся к случаю идеального проводника. И в этом примере обнаруживается, что измеренные значения для отраженной волны и рассчитанные значения хорошо согласуются. Кроме того очевидно, что предположение о том, идеальным проводником является даже алюминиевая пластина, оказывается достаточно правильным. Наконец, сравнивая рис.8, 9, можем заключить, что подавление отраженной волны наблюдается в среде с большими потерями. Это заключение совпадает с заключением, сделанном на основании рис.5, 6.
На рис.10 представлены результаты, которые относятся к случаю, когда ширина равна ширине рассеивающего тела, приведенной на рис.8, а толщина в два раза меньше; угол падения выбран равным 45°. Очевидно, что в той мере, насколько мала толщина, отраженная волна в направлении j= 135° слабее волны, отраженной под углом j= -45°. И в этом примере измеренные значения для отраженной волны хорошо согласуются с рассчитанными значениями.
Рис.9. Рассеянная на проводнике волна: а) - результаты измерений (алюминий);
b) - результаты расчетов (идеальный проводник); 1 - Æ (град.); 2 - (дБ).
Рис.10. Рассеянная волна диэлектриком с большими потерями: а) - результаты измерений (бетон); b) - результаты расчетов (при ); 1 - Æ (град.); 2 - (дБ)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приведена точная формулировка задачи рассеяния плоской электромагнитной волны (Е-волны) на параллелепипеде из диэлектрика с большими потерями, в которой используется преобразование Фурье. В терминах преобразований Фурье приведено решение задачи. В том случае, когда ширина рассеивающего тела сравнительно велика по отношению к длине волны, а в среде этого тела имеются большие потери порядка потерь в бетоне, как показывает исследование, расчеты можно значительно упростить. Обсуждены различия по сравнению со случаем идеального проводника.
Похожие работы
... это количество вещества, взятая в количестве 1 моля. g - количество вещества или число молей. [g]= моль [m]= кг/моль Билет № 7 1. Важным понятием в молекулярной физике и термодинамике является понятие термодинамической системы, к рассмотрению которого мы и переходим. 1.Термодинамической системой (или просто системой) называют совокупность большого числа молекул, атомов или ионов ...
... 34. Электромагнитная индукция. Магнитный поток. Электромагнитная индукция. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца Мы знаем, что электрический ток создаёт магнитное поле. Естественно возникает вопрос: «Возможно ли появление электрического тока с помощью магнитного поля?». Эту проблему решил Фарадей, открывший явление электромагнитной индукции, которое заключается в следующем: при всяком ...
... влияющие на точность и воспроизводимость результатов. Области практического применения лазерной размерной обработки ограничены преимущественно получением отверстий не выше 3-го класса точности. Тем не менее, лазерная технология получения отверстий внедрена на ряде предприятий, где с ее помощью получают черновые отверстия (на проблемах внедрения этих процессов мы остановимся позднее). Относительно ...
... через прозрачнуюя2среду, находящуюся в магнитном поле. Этот эффект был открыт вя21846 году. Открытие магнитооптического эффекта долгое времяя2 я2- 46 -я2имело значение в чисто физическом аспекте, но за последниея2десятилетия оно дало много практических выходов. Также былия2открыты другие магнитооптические эффекты, в частности, хорошоя2известный эффект Зеемана и эффект Керра, ...
0 комментариев