Анализ современных рассеивателей электромагнитных волн показывает, что они в большинстве случаев имеют сложную структуру. Анализ и синтез таких объектов необходимо проводить с использованием моделей и методов, дающих, по возможности, меньшие ошибки.
В настоящее время при исследовании и разработке электродинамических объектов все чаще используют системы автоматизированного проектирования (САПР), что позволяет ставить и решать различные задачи теории дифракции электромагнитных волн (ЭМВ) на структурах сложной формы.
При решении задач дифракции радиоволн и проектировании объектов во многих случаях исследуют ограничения, накладываемые на средние характеристики рассеяния [1, 7].
В данной статье рассмотрены двумерные модели рассеяния электромагнитных волн, поскольку в ряде случаев трехмерные задачи могут быть сведены к двумерным.
Целью данной работы исследование возможности применения приближенных моделей для оценки средних характеристик рассеяния объектов и разработка предложений по структуре подсистемы САПР проектирования объектов с необходимыми средними характеристиками рассеяния.
Рассмотрим рассеяние ЭМВ на двумерном идеально проводящем цилиндре (рис. 1).
Для оценки средних характеристик такой структуры можно воспользоваться моделью цилиндра с параллельными боковыми стенками (рис. 2).
Необходимо оценить сектор углов наблюдения, отсчитываемый от нормали к боковой стороне цилиндра, в котором применима указанная модель цилиндра. Мы стремились к тому, чтобы различие в средних эффективных площадях рассеяния (ЭПР) цилиндра и его модели не превышало 3 дБ.
Интегральное уравнение Фредгольма первого рода для плотности неизвестного электрического тока в случае Е-поляризации [4] представляется в следующем виде:
α ≤ τ ≤ β, (1)
где
–
расстояние от точки наблюдения до точки интегрирования; 
– продольная составляющая напряженности первичного электрического поля в точке на контуре. Контур объекта задается в параметрической форме: x = ξ(t), y = η(t), α ≤ τ ≤ β, а ξ′(t), η′(t) – первые производные соответствующих функций, 
, λ – длина падающей электромагнитной волны.
Рис. 1. Геометрия рассеяния ЭМВ на двумерном цилиндре:a, L – характерные размеры, α1, α2 – углы наклона боковых стенок; Е – вектор падающей электромагнитной волны; q – угол падения плоской ЭМВ
Рис. 2. Геометрия рассеяния ЭМВ на двумерном цилиндре:a, L – размер сторон цилиндра; Е – вектор падающей электромагнитной волны; q – угол падения плоской ЭМВ
Уравнение (1) решалось с использованием метода моментов.
Проводим расчет средней ЭПР на основе следующего выражения:
(2)
где σ(θi) – величина ЭПР для угла наблюдения θi.
Введем величину a = max(a1, a2), которая дает максимальный угол наклона боковых стенок. Углы отсчитываются от нормали к боковой стенке.
На рис. 3 приведен пример расчета – линии уровня для возможных секторов углов наблюдения Dq в зависимости от a и L при a = 5°. С увеличением a сектор возможных углов наблюдения Dq будет уменьшаться. Подобные зависимости могут быть построены для других значений a.
В [5] решалась задача о возможности использования приближенной модели для полой структуры, аналогичным образом определялся сектор углов наблюдения, в [6] проводилось построение алгоритма для определения размеров полых структур с максимальными значениями средних характеристик рассеяния.
Таким образом, полученные зависимости размеров секторов углов наблюдения для приближенных моделей могут храниться в БД и далее передаваться в подсистему САПР средних характеристик объектов.
Описание процесса функционирования подсистемы САПР
Объект сложной формы можно представить в виде совокупности отдельных компонентов (цилиндров, полых структур и т.д.). Для определения характеристик компонентов воспользуемся коэффициентами корреляции. В качестве входных параметров выделим следующие:
1) вид компонента;
2) сектор углов наблюдения;
3) требуемый уровень для средних характеристик рассеяния.
Процесс функционирования подсистемы САПР расчета компонентов объекта приведен на рис. 4.
Рис. 3. Результаты определения секторов углов наблюдения Dq, в которых возможно представление исходной структуры (рис. 1) ее приближенной моделью (рис. 2)
Рис. 4. Процесс функционирования подсистемы САПР средних характеристик объекта
Выходным результатом являются значения характеристик компонентов объекта.
Алгоритм работы в подсистеме будет следующий:
1. Ввод входных параметров.
2. Рассчитываются коэффициенты корреляции для каждого вида объекта.
3. На основе принципа максимума коэффициента корреляции выбирается наиболее подходящий компонент.
4. Вывод результата.
Использованы следующие обозначения: 
– вектор, каждым из элементов которого являются соответствующие входные параметры; 
– вектор, содержащий соответствующие зависимости в БД; 
– вектор, содержащий коэффициент корреляции [2, 3].
Процесс определения характеристик компонент сводится к выполнению следующей процедуры отыскания максимума коэффициента корреляции.
(3)
где S1, S2, ..., SL – области изменения параметров (η1, η2, ..., ηL).
Для вектора коэффициентов корреляции с помощью стандартной процедуры находятся максимальные элементы, номера которых соответствуют требуемым компонентам, в соответствии с входными параметрами.
Заключение
Таким образом, рассмотренный в работе подход и полученные результаты могут быть полезны при проектировании объектов с заданными требованиями на средние характеристики рассеяния.
Рецензенты:
Кострова В.Н., д.т.н., профессор, проректор по мониторингу Воронежского института высоких технологий, г. Воронеж;
Чопоров О.Н., д.т.н., профессор, проректор по научной работе Воронежского института высоких технологий, г. Воронеж.
Работа поступила в редакцию 07.03.2013.
Библиографическая ссылка
Львович И.Я., Преображенский А.П., Родионова К.Ю. РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМЫ САПР ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДНИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАССЕЯНИЯ ОБЪЕКТОВ // Фундаментальные исследования. 2013. № 4-4. С. 823-826;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=31279 (дата обращения: 20.03.2025).