Дифракция плоской Е-поляризованной волны на цилиндрическом включении в плоскослоистой среде / Diffraction of the E-polarized plane wave by a cylindrical inclusion in plane-layered medium

Батраков Д.О. / Batrakov, D.O.
Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина / RUS Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина
Головин Д.В. / Golovin, D.V.
Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина / RUS Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина
Выпуск в базе РИНЦ
Батраков Д.О., Головин Д.В. Дифракция плоской Е-поляризованной волны на цилиндрическом включении в плоскослоистой среде // Физические основы приборостроения. 2012. Т. 1. № 1(2). С. 16–22. DOI: 10.25210/jfop-1201-016022
Batrakov, D.O., Golovin, D.V. Diffraction of the E-polarized plane wave by a cylindrical inclusion in plane-layered medium // Physical Bases of Instrumentation. 2012. Vol. 1. No. 1(2). P. 16–22. DOI: 10.25210/jfop-1201-016022

Аннотация: В работе предложено развитие численной реализации метода нулевого поля. Приведено решение задачи дифракции нормально падающей плоской Е-поляризованной волны на цилиндрическом однородном включении в плоскослоистой среде. Задача определения неизвестных коэффициентов разложения поля на контуре рассеивателя по цилиндрическим гармоникам сведена к фредгольмовой бесконечной системе линейных алгебраических уравнений второго рода с вполне непрерывным матричным оператором. Доказательство сходимости метода редукции позволило обосновать критерии порядка усечения системы и оптимизировать вычислительный алгоритм. Приведенные численные результаты подтверждают эффективность предложенного подхода.
Abstract: Development of the numerical implementation of null-field technique is proposed. Solution of the diffraction problem for normally incident plane Epolarized wave on a homogeneous cylindrical inclusion in a plane-layered medium is presented. The problem of determining the unknown coefficients of expansion of the full field on the contour of the inclusion in cylindrical harmonics basis is reduced to a Fredholm infinite system of linear algebraic equations of the second kind with completely continuous matrix operator. Proof of the reduction method convergence allowed to obtain the criteria for the system truncation order determination and optimize the computational algorithm. Numerical results confirm the effectiveness of the proposed approach.
Ключевые слова: плоскослоистая среда, метод редукции, null-field technique, plane-layered medium, плоскослоистая среда

Литература / References
  1. Uzunoglu N.K., Fikioris J.G. Scattering from an inhomogeneity inside a dielectric slab waveguide // J. Opt. Soc. Amer. 1982. Vol. 72. No. 5. P. 628-637.
  2. Uzunoglu N.K., Kanellopoulos J.D. Scattering from underground tunnels // J. Phys. A: Math, and General. 1982. Vol. 15. P. 459-471.
  3. Жук Н.П., Шульга C.H. Двумерная задача рассеяния электромагнитных волн цилиндрическим включением в плоскослоистой среде. Харьков: Высш. школа. 1989. № 90. С. 93-101.
  4. Жук Н.П., Яровой А.Г. Двумерная задача дифракции на диэлектрическом цилиндре произвольного сечения в плоскослоистой среде. Случай Н-поляризации // ЖТФ. 1992. Т. 62. № 1.
  5. Zhuck N.P., Yarovoy A.G. Two-dimensional scattering from an inhomogeneous dielectric cylinder embedded into a stratified medium: case of TM-polarization // IEEE Trans. Antennas and Propagat. 1994. Vol. AP-42. No. 1. P. 16-21.
  6. Яровой А.Г. Метод поверхностных потенциалов в задаче дифракции на проницаемом цилиндре произвольного сечения в плоскослоистои среде //Известия вузов. Радиофизика. 1992. Т. 35, № 1. С. 67-78.
  7. Strom S., Zheng W. Basic Teatures of the Null Field Method for Dielectric Scatterers // Radio Science. 1987. Vol. 22, No. 7. P. 1273-1281.
  8. Batrakov D.O., Golovin D.V. Numerical analysis of fields scattered by two dimensional inclusions in layered media. MSMW’04 Proceedings. Kharkov, Ukraine. June 21-26, 2004. P. 835-837.
  9. Батраков Д.О., Головин Д.В. Радиоволновый метод обнаружения и идентификации проницаемых включений в слоистонеоднородных средах // Дефектоскопия. 2006. № 2.
  10. Абрамовиц М., Стиган И. Справочник по специальным функциям. М.: Наука, 1979. 830 с.
  11. Канторович Л.В., Акилов Г.П. Функциональный анализ. М.: Наука, 1984. 752 с.
  12. Батраков Д.О. Рассеяние электромагнитных волн эллиптическим цилиндром, поверхность которого обладает разнородными электрическими свойствами: Дисс. канд. физ.-мат. наук. Харьков, 1986. 210 с.
  13. Ватсон Г.Н. Теория бесселевых функций. М.: ИЛ, 1949. Ч. 1-2. 787 с.