Реферат 2
ВВЕДЕНИЕ 3
Формулировка проблемы 6
Принцип Гюйгенса-Френеля и зонная теория распространения электромагнитных волн 7
Рефлектор Френеля и расчёт поля на плоскость наблюдения 10
Практическое обоснование математической модели 16
Математическое моделирование антенны Френеля надувной конструкции 20
Практическое обоснование математической модели 25
Параболический рефлектор, как фазовый экран 28
Фокусировка сверхширокополосных сигналов 31
Фокусировка Френеля и радиоволновая томография 36
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 42
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 44
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Патентные исследования 61
Для большинства аэрокосмических систем очень важным аспектом является получение мощных сигналов, как на излучение, так и на прием, для обеспечения связи с Землёй. Для этих целей используются различные антенные системы: решетки, фокусирующие зеркала, линзы и т.д. Наибольшее развитие получили параболические рефлекторы, способные фокусировать излучение в одной точке, называемой фокусом. Такие антенны имеют достаточно высокий коэффициент усиления, без использования какого-либо дополнительного оборудования. Причем такое устройство способно работать как для узкополосных, так и для сверхширокополосных сигналов. Это связано с тем, что форма параболоида не зависит от рабочей частоты (рис. 1) [1-4].
Однако у таких устройств существуют значительные недостатки, связанные с поддержанием точной параболической формы. Происходят деформации отражающего полотна, обусловленные неравномерным его нагревом, что ведёт к ухудшению качества фокусировки. Использование в космосе самораскрывающихся зонтичных конструкций делает эту проблему частично решенной, однако резко возрастают требования к точности создания и далее поддержания этих конструкций в рабочем состоянии (рис.2) [5]В связи с этим рассматривается альтернативный вариант с использованием зеркал, работа которых основана на применении зонной теории Френеля, для которых все вышеперечисленные проблемы несущественны. Обычное плоское зеркало отражает излучение, но не обладает фокусирующей способностью. Если например, открыть четные зоны Френеля и затемнить нечетные, будет наблюдаться эффект фокусировки излучения.
Волны, пришедшие от двух соседних зон Френеля - противофазны. Возникает идея сложения синфазных и противофазных волн. Это
осуществляется путем изменения фазы четных или нечетных зон на п. В результате вклад четных и нечетных зон Френеля будет синфазным,
вследствие чего может быть получен большой коэффициент усиления отраженного излучения. При этом важной проблемой является очевидное ограничение, связанное с узкополосностью таких зеркал.
С другой стороны активно ведутся работы по созданию недорогих и эффективных систем радиовидения. Благодаря стремительному развитию вычислительных средств, стало возможно применение методов
радиоволновой томографии, как средств дистанционного неразрушающего контроля и диагностики внутренней структуры, полупрозрачных для радиоизлучения сред и восстановления формы непрозрачных объектов. Задача радиотомографии заключается в пересчете данных полученных на основе разностороннего сканирования исследуемых объектов [3]. У использования радиоволн при зондировании объектов есть существенные преимущества: безвредность для человека и хорошая проникающая
способность, что позволяет обнаруживать скрытые предметы за препятствиями. Возникает вопрос о возможности применения узкополосных зонных пластин для радиоволновой томографии.
В настоящей работе предлагается варианты решения возникающей проблемы. Рассматриваются различные варианты конструкции антенн, например: надувная полупрозрачная оболочка, фокус которой располагается на её внешней поверхности. Это может быть достигнуто путём нанесения на её поверхность определенным образом металлизированных радио непрозрачных концентрических полос, которые обеспечивают высокий уровень фокусировки излучения как за счет отражения, так и за счет прохождения его через существующие полосы прозрачности. Расчет конфигурации полос производится с использованием зонной теории Френеля. Полосы изготавливаются либо путем напыления, либо теснения сетеполотна на поверхность сферы. Приводимые результаты исследований показывают, что предлагаемая конструкция обладает как высокой фокусирующей способностью и управляемой широкополосностью, а также достаточной устойчивостью к возможным деформациям.
