Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


ДИФРАКЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОМ СЛОЕ С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ПЛАСТИНАМИ

Работа №63240

Тип работы

Магистерская диссертация

Предмет

математика

Объем работы45
Год сдачи2017
Стоимость5570 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
79
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


ВВЕДЕНИЕ 3
1 Отражение плоской TE-поляризованной электромагнитной волны от диэлектри¬ческого слоя 4
1.1 Постановка задачи 4
1.2 Аналитическое решение задачи отражения 5
1.3 Характеристическое уравнение для волноводных мод диэлектрического слоя . . 8
1.4 Численные результаты 9
2 Дифракция плоской TE-поляризованной электромагнитной волны на диэлектри¬ческом слое с металлическими пластинами на внешней поверхности 13
2.1 Постановка задачи 13
2.2 Задача о скачке 15
2.3 Сведение задачи дифракции к интегральному уравнению 18
2.4 Анализ особенности ядра интегрального уравнения 19
2.5 Численные решение интегрального уравнения 24
2.5.1 Обобщенные полиномы Чебышева 24
2.5.2 Рассеяние на одной пластине 26
2.5.3 Рассеяние на двух пластинах 34
3 Дифракция плоской TE-поляризованной электромагнитной волны на диэлектри¬ческом слое с металлическими пластинами на обеих поверхностях 36
3.1 Постановка задачи 36
3.2 Задача о скачке 38
3.3 Сведение задачи дифракции к системе интегральных уравнений 42
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 44
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Задачи дифракции электромагнитных волн на металлических экранах возникают в различных приложениях, прежде всего, в оптике и при расчете антенно-фидерных устройств. Классический подход к решению подобных задач состоит в использовании функции Грина. Однако, если геометрия области сложная, то одним из наиболее практичных подходов является сведение задачи к интегральным уравнениям. В настоящей работе исследована задача дифракции плоской TE-поляризованной электромагнитной волны на слое с металлическими экранами, расположенными параллельно.
В работе задача дифракции сформулирована как задача сопряжения для уравнения Гельмгольца, решение которой ищется в классе уходящих на бесконечность волн [1]. Урав-нение Гельмгольца рассмотрено отдельно в плоском слое, в верхней и нижней полуплос-костях [2], разделенных прямыми, проходящими через плоскости, в которых расположены экраны. Образы Фурье следов на границах каждой из областей нормальных производных и самой функции связаны соотношениями, полученными в [2-4].
Исследуемая задача сведена к системе интегральных уравнений с логарифмической особенностью в ядрах относительно скачков магнитной напряженности при переходе через металлические экраны. Полученная система решена численно методом Галеркина с базисными функциями - обобщенными полиномами Чебышева. Рассмотрены частные случаи: задачи рассеяния на одной пластине и на двух пластинах, расположенных на внешней поверхности слоя.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь студентам в написании работ!


Поставленная задача решена полностью. В случае отражения волны от слоя получено аналитическое решение задачи. Приведены графики зависимостей нормированных энергий прошедшего и отраженного поля. Показано, что выполняется закон сохранения энергии. Получено характеристическое уравнение для собственных значений диэлектрического вол-новода. Сделан вывод о том, что собственные колебания при падении волны на однородной слой не возбуждаются.
Подробно исследована задача дифракции плоской TE—поляризованной электромагнитной волны на слое, частично покрытым металлом. Задача сведена к интегральному уравнению относительно скачка составляющей вектора магнитной напряженности на металле. Показано, что ядро интегрального уравнения имеет логарифмическую особенность. Для численного решения интегрального уравнения выбран метод Галеркина с базисны¬ми функциями - обобщенными полиномами Чебышева. Таким образом, задача сведена к системе линейных алгебраических уравнений относительно коэффициентов разложения скачка компоненты Hx на металле. Приведены результаты расчетов для дифракции электромагнитной волны на слое с одной металлической полосой конечной ширины. Сделан вывод о неустойчивости алгоритма для высокочастотных колебаний, когда длина волны много меньше размеров металлической пластины.
Также рассмотрена наиболее общая задача - задача дифракции плоской TE—поляризо- ванной электромагнитной волны на слое, содержащим металлические пластины на обеих поверхностях. Задача сведена к системе интегральных уравнений относительно скачков оставляющей вектора магнитной напряженности на металлических пластинах.
Отметим, что при решении задачи возникают весьма трудоемкие вычисления (усеченные бесконечные интегралы) коэффициентов матрицы системы. Для ускорения подобных расчетов можно порекомендовать параллельные алгоритмы при вычислении коэффициентов матрицы.



1. Плещинский И. Н., Плещинский Н.Б. Интегральные уравнения задачи сопряжения полуоткрытых диэлектрических волноводов // Изв. вузов. Математика, 2007. - №5.
- С. 63-80.
2. Плещинский Н. Б., Тумаков Д.Н. Метод частичных областей для скалярных коор-динатных задач дифракции электромагнитных волн в классах обобщенных функций.
- Препринт ПМФ-2000-01. - Казань: Казан. матем. о-во, 2000. - 50 с.
3. Плещинский Н. Б. Уравнение Гельмгольца в полуплоскости и скалярные задачи ди-фракции электромагнитных волн на плоских металлических экранах. - Препринт ПМФ-03-02. - Казань: Изд-во Казанск. матем. об-ва, 2003. - 34 с.
4. Махер А., Плещинский Н. Б. Задача о скачке для уравнения Гельмгольца в плоско-слоистой среде и ее приложения. // Изв. вузов. Математика. - 2002. - №1. - С.45-56.
5. Бутусов М.М., Галкин С.Л., Оробинский С.П. Волоконная оптика и приборострое¬ние. - Л.: Машиностроение, 1987. - 328 с.
6. Абрамовиц М., Стиган И. Справочник по специальным функциям. С формулами, графиками и математическими таблицами. - М.: Наука, 1979. - 832 с.


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2024 Cервис помощи студентам в выполнении работ