ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2025. №9

УДК: 621.396.67

разложение волнового поля во всем пространстве

в спектр скалярных плоских волн

Н.В. Анютин

ПАО «НПО «Алмаз»

125190, Москва, Ленинградский проспект, д. 80, корп. 16

Московский физико-технический институт

141700, г. Долгопрудный, Институтский переулок, д. 9

Статья поступила в редакцию 10 июня 2024 г.

Аннотация. В статье рассматриваются ограничения, которые возникают при разложении электромагнитного поля в спектр скалярных и векторных волн. Показано, что значения диаграммы направленности излучения можно принять за амплитуды скалярных плоских волн, которые распространяются в соответствующих направлениях. Предложена весовая функция, которая осуществляет выбор единственной линейной комбинации из двух распространяющихся навстречу друг другу скалярных плоских волн. Благодаря этому была значительно повышена точность разложения волнового поля во всем пространстве в один спектр скалярных плоских волн. Также было предложено использовать разбиение сферы единичного радиуса на треугольные фасеты
с последующим вычислением дифракционных интегралов по каждому фасету. Такое решение позволило значительно увеличить расстояние, на котором волновое поле может быть представлено конечной суммой скалярных плоских волн. Предложенное разложение в спектр скалярных плоских волн позволяет рассчитывать волновое поле вплоть до его источников. Проведенные оценки показали, что методические ошибки вне минимальной сферы, которая может быть описана вокруг источников, эквивалентны помехе на уровне
не выше −40 дБ.

Ключевые слова: плоские волны, сферические волны, интеграл Кирхгофа, ближняя зона, дальняя зона, преобразование электромагнитного поля, измерение характеристик антенн, диагностика антенн, диаграмма направленности.

Автор для переписки: Анютин Николай Викторович, anyutinnv@mail.ru

Литература

1. Сазонов Д.М. и др. Антенны и устройства СВЧ. – 1988.

2. Balanis C.A. (ed.). Modern antenna handbook. – John Wiley & Sons, 2011.

3. Augustus Edward Hough Love. The integration of the equations of propagation of electric waves // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical or Physical Character. – 1901. – Т. 197. – №. 287-299. – С. 1-45. https://doi.org/10.1098/rsta.1901.0013

4. Стрэттон Дж.А. и др. Теория электромагнетизма // Москва. – 1948.

5. Eibert T.F. et al. Electromagnetic field transformations for measurements and simulations // Progress In Electromagnetics Research. – 2015. – Т. 151. – C. 127-150. https://doi.org/10.2528/PIER14121105

6. Анютин Н.В. Метод приближенного вычисления интеграла Кирхгофа // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – №. 4. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.4.7

7. Zolotorev M.S. McDonald K.T. Time-Reversed Diffraction // arXiv preprint physics/0003058. – 2000.

8. Анютин Н.В. Преобразование электромагнитного поля с описанной вокруг антенны замкнутой поверхности на апертуру антенны // Измерительная техника. – 2021. – №. 1. – С. 48-55. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-1-48-55

9. Hansen W.W. A new type of expansion in radiation problems // Physical review. – 1935. – Т. 47. – №. 2. – С. 139. https://doi.org/10.1103/PhysRev.47.139

10. Booker H.G., Clemmow P.C. The concept of an angular spectrum of plane waves, and its relation to that of polar diagram and aperture distribution // Proceedings of the IEE-Part III: Radio and Communication Engineering. – 1950. – Т. 97. – №. 45. – С. 11-17. https://doi.org/10.1049/pi-3.1950.0002

11. Gregson S., McCormick J., Parini C. Principles of planar near-field antenna measurements. – IET, 2007. – Т. 53.

12. Ludwig A. Near-field far-field transformations using spherical-wave expansions // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. – 1971. – Т. 19. – №. 2. – С. 214-220. https://doi.org/10.1109/TAP.1971.1139909

13. Hansen J.E. (ed.). Spherical near-field antenna measurements. – Iet, 1988. – Т. 26.

14. Бородулин А.А. Определение фазового центра излучения по методу наименьших квадратов // Радиотехника. – 1958. – Т. 13. – №. 7. – С. 127-150.

15. Anyutin N., Malay I., Malyshev A. Calculation of Phase Center of Arbitrary Electromagnetic Radiation Sources in Near Field Zone // 2019 IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS). – IEEE, 2019. – С. 1-4. https://doi.org/10.1109/EWDTS.2019.8884470

16. Gordon W. Far-field approximations to the Kirchoff-Helmholtz representations of scattered fields // IEEE Transactions on antennas and propagation. – 1975. – Т. 23. – №. 4. – С. 590-592. https://doi.org/10.1109/TAP.1975.1141105

17. Олюнин Н.Н. Фасеточная модель в задачах рассеяния электромагнитных волн на телах с импедансной поверхностью // Труды Московского физико-технического института. – 2009. – Т. 1. – №. 2. – С. 84-91.

18. Gibson W.C. The method of moments in electromagnetics. – CRC press, 2014.

19. Muehldorf E. The phase center of horn antennas // IEEE transactions on antennas and propagation. – 1970. – Т. 18. – №. 6. – С. 753-760. https://doi.org/10.1109/TAP.1970.1139799

Для цитирования:

Анютин Н.В. Разложение волнового поля во всем пространстве в спектр скалярных плоских волн // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – №. 9. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.9.1