Математическое моделирование электромагнитного поля в рабочей зоне компактного полигона / Mathematical Modeling of the Electromagnetic Field in the Working Area of a Compact Polygon

Боголюбов А.Н. / Bogolyubov, A.N.
Московский государственный универ- ситет им. М. В. Ломоносова / RUS Московский государственный универ- ситет им. М. В. Ломоносова
Коняев Д.А. / Konyaev, D.A.
Московский государственный универ- ситет им. М. В. Ломоносова; Институт теоретической и прикладной электродинамики РАН / RUS Московский государственный универ- ситет им. М. В. Ломоносова; Институт теоретической и прикладной электродинамики РАН
Хлебников Ф.Б. / Khlebnikov, F.B.
Московский государственный универ- ситет им. М. В. Ломоносова / RUS Московский государственный универ- ситет им. М. В. Ломоносова
Шапкина Н.Е. / Shapkina, N.E.
Московский государственный универ- ситет им. М. В. Ломоносова; Институт теоретической и прикладной электродинамики РАН / RUS Московский государственный универ- ситет им. М. В. Ломоносова; Институт теоретической и прикладной электродинамики РАН
Выпуск в базе РИНЦ
Боголюбов А.Н., Коняев Д.А., Хлебников Ф.Б., Шапкина Н.Е. Математическое моделирование электромагнитного поля в рабочей зоне компактного полигона // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 2(28). С. 54–60. DOI: 10.25210/jfop-1802-054060
Bogolyubov, A.N., Konyaev, D.A., Khlebnikov, F.B., Shapkina, N.E. Mathematical Modeling of the Electromagnetic Field in the Working Area of a Compact Polygon // Physical Bases of Instrumentation. 2018. Vol. 7. No. 2(28). P. 54–60. DOI: 10.25210/jfop-1802-054060

Аннотация: Для целого ряда практически важных экспериментов, относящихся к прикладной электродинамике, в частно- сти измерения ЭПР исследуемого объекта, необходимо решить задачу получения плоской электромагнитной волны в заданном объеме пространства. Этой цели слу- жит компактный полигон, представляющий собой измерительный стенд, состоящий из безэховой камеры, излучателя, измерительной аппаратуры и коллима- тора, который преобразует волну от излучателя, распо- ложенного в фокусе, в плоскую волну. Погрешность поля в рабочей зоне, вызванная краевыми эффектами на границе коллиматора существенно влияет на точ- ность измерений, поэтому влияние дифракции на кром- ках коллиматора стремятся ослабить. Обычно кромку рефлектора коллиматоров делают звездообразной или отгибают, чтобы уменьшить интенсивность дифраги- рованных лучей, приходящих в рабочую зону коллима- тора, и перенаправить их мимо рабочей зоны. В работе рассматривается прямая задача моделирования элек- тромагнитного поля цилиндрического зеркального коллиматора со скругленными краями, имеющими про- извольные параметры. Полученная модель может быть использована также и в качестве ячейки программы для решения обратной задачи синтеза коллиматоров с оптимальными отражательными характеристиками.
Abstract: Numerous experiments related to applied electrodynamics, EPR measurements in particular, require to solve the problem of obtaining a plane electromagnetic wave in a volume specified. This purpose is served by a compact range, which is a special measuring facility, consisting of an anechoic chamber, an emitter, measuring equipment and a collimator that converts a wave from the emitter to a plane wave. The error in the quiet zone, caused by edge effects at the collimator boundary, significantly affects the accuracy of the measurements, so the effect of diffraction on the edges of the collimator should be reduced. Usually one uses serrated or rolled edge modifications to reduce the intensity of the diffracted beams coming into the quiet zone and redirect them. In this paper the problem of modeling the electromagnetic field of a cylindrical mirror collimator with rolled edges is considered. The model obtained can also be useful for solving the inverse problem of synthesis of the collimator with optimal reflective characteristics.
Ключевые слова: зеркальные коллиматоры, задачи дифракции, mathematical modelling, mirror collimators, зеркальные коллиматоры

Литература / References
  1. Н.П. Балабуха, А.С. Зубов, В.С. Солосин. Компактные поли- гоны для измерения характеристик рассеяния объектов. М.: Наука, 2007.
  2. Johnson, R.C., Hess, D.W. Performance of a Compact Antenna Range //Antennas and Propagation Society International Symposium. IEEE, 1975. Т. 13. С. 349-352.
  3. McKay, J.P., Rahmat-Samii, Y. Quiet Zone Evaluation of Serrated Compact Range Reflectors // Antennas and Propagation Society International Symposium, 1990. AP-S. Merging Technologies for the 90’s. Digest. IEEE, 1990. С. 232-235.
  4. Lee, T. H., Burnside, W. D. Performance Trade-Off Between Serrated Edge and Blended Rolled Edge Compact Range Reflectors // Antennas and Propagation, IEEE Transactions on. 1996. Т. 44. №. 1. С. 87-96.
  5. Burgos, S. et al. Performance Comparison Between Serrated Edge and Rolled Edge Reflectors Inside CATR Facilities // Antennas and Propagation (EUCAP), Proceedings of the 5th European Conference on. IEEE, 2011. С. 3586-3590.
  6. Pistorius, C.W.I., Burnside W. D. An Improved Main Reflector Design for Compact Range Applications // Antennas and Propagation, IEEE Transactions on. 1987. Т. 35. №. 3. С. 342-347.
  7. Shields, M.W., Fenn, A.J. A New Compact Range Facility for Antenna and Radar Target Measurements //Lincoln Laboratory Journal. 2007. Т. 16. №. 2.
  8. Burnside, W. D. et al. Curved Edge Modification of Compact Range Reflector //Antennas and Propagation, IEEE Transactions on. 1987. Т. 35. №. 2. С. 176-182.
  9. Lee, T. H. et al. Blended Rolled Edge Reflector Design for the New Compact Range at MIT Lincoln Laboratory //Antenna Measurement Techniques Association 26th Ann. Mtg., Stone Mountain Park, Ga., 17-22 Oct. 2004.
  10. Gupta, I.J., Ericksen, K.P., and Burnside, W.D. A Method to Design Blended Rolled Edges for Compact Range Reflectors // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1990. Т. 38. №. 6. С. 853-861.
  11. Вайнштейн Л. А. Электромагнитные волны. М.: Радио и связь, 1988.
  12. Галишникова Т. Н., Ильинский А. С. Численные методы в задачах дифракции. МГУ, 1987.
  13. Свешников А. Г., Могилевский И. Е. Математические задачи теории дифракции. М.: Физический факультет МГУ, 2010.
  14. Калиткин Н. Н., Альшина Е. А. Численный анализ // М.: Академия, 2013.
  15. Хлебников Ф. Б., Шапкина Н. Е., Коняев Д. А. Задача оптими- зации формы цилиндрического зеркального коллима- тора // Ломоносовские чтения — 2017. Секция физики. Сборник тезисов докладов. М.: Физический факультет МГУ. 2017. С. 190-192.
  16. Хлебников Ф. Б., Боголюбов А. Н., Солосин В. С., Шапкина Н. Е. Математическое моделирование рассеянного поля в рабочей зоне зеркального коллиматора // Вестник Московского универитета. Серия 3. Физика. Астрономия. 2015. № 6. С. 43-48.
  17. Хлебников Ф. Б., Коняев Д. А., Шапкина Н. Е. Решение задачи синтеза зеркального коллиматора со скругленными кра- ями методами математического моделирования // Тихо- новские чтения: научная конференция: тезисы докладов (23 октября — 27 октября 2017 г.). МАКС Пресс Москва, 2017. С. 42-42.