УДК 001.891.573

3D МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РАССЕЯНИЯ  НА РПМ МЕТОДОМ СВЯЗАННЫХ ВОЛН

 

А. В. Никитенко ^1,2, А. С. Зубов ², Е. В. Булычев ²

¹ МГУ имени М.В. Ломоносова, физический факультет, Москва

² ИТПЭ РАН

Статья получена 8 декабря 2014 г.

 

Аннотация. Рассматривается возможность применения метода связанных волн (RCWA) к задаче расчета отражения электромагнитных волн от двухпериодического радиопоглощающего материала. Основной задачей исследования была оценка эффективности данного метода для расчета материалов, использующихся для покрытия стен безэховых камер, и для включения этого алгоритма расчета в комплекс программ по оптимизации компактных полигонов. Использованы различные модификации метода, выбран способ формирования ключевых матриц алгоритма и решения конечной системы уравнений, возникающей в процессе реализации алгоритма. Исследована сходимость алгоритма, проведено сравнение результатов с другими методами решения подобных задач, в частности, методом конечных элементов и методом моментов, реализованных в коммерческих пакетах программ. Сравнение проводилось по таким параметрам, как: точность решения, скорость счета, скорость сходимости. Сравнение проведено на примере расчета материала с параметрами, аналогичными коммерческому пирамидальному материалу, уже имеющему широкое применение на практике. Показано, что метод является достаточно эффективным и по многим параметрам выигрывает у других методов расчета, особенно при расчете материалов с неоднородной диэлектрической проницаемостью и/или материалов, покрытых согласующими слоями.

Ключевые слова: метод связанных волн, радиопоглощающий материал, безэховая камера, компактный полигон.

Abstract. The three-dimensional RCWA method applied to the scattering problem for a two-dimensional radio-absorbing material is presented. The goal of this study is to check applicability of the method for calculation of reflection indices of materials used in modern unechoic chambers and compact ranges. The RCWA method is considered with some enhancements, in particular: method of an eigenvalue problem forming is presented, method of solving final system of linear equations is chosen. Calculations are conducted using characteristics of a commercial pyramidal radio-absorbing material. Verification of the results conducted by RCWA is presented by comparison with results obtained by two different methods –the finite element method and moment method. Good agreement in both cases is shown. Also, it is shown that 3D RCWA algorithm’s performance is at least not worse than others; furthermore 3D RCWA algorithm appears to be better at calculating diffraction on layered materials with non-homogeneous permittivity.

Key words: 3D RCWA, radio-absorbing material, unechoic chamber, compact range.