Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2018, № 1 · MATHEMATICAL MODELS IN RADIO ELECTRONICS PROBLEMS

Рассеяние электромагнитного поля коллиматора на боковой стенке компактного полигона

A.V. Nikitenko1, A.S. Zubov1

1 Институт теоретической и прикладной электродинамики Российской академии наук, Russia
Full text (PDF) UDC 001.891.573 EDN YOJYIC

Abstract

Several issues concerning diffraction from pyramidal radio absorber that covers walls of a compact range are considered in this paper. In particular, differences in convergence and localization of higher order diffraction fields are demonstrated in comparison with those scattered on the back wall. In the case of the diffraction from the back wall, the incidence is almost normal to the wall, thus zero-order field is significantly lower than higher-order reflected harmonics (-70 dB compared to -30 dB). In the case of the back wall, the angle of incidence can be very close to even 90 degrees, thus zero-order harmonic’s amplitude becomes higher than amplitudes of high diffraction orders (-20 dB compared to -35 dB). However, the distribution of these fields in compact range’s space is different: there are regions in which amplitudes of high diffraction orders are bigger than the amplitude of zero-order diffraction. In this paper we develop a method of calculating zero order and higher order diffraction from the side walls of a compact range. Convergence of the algorithm is studied; recommendations on parameters of the calculation, such as size of the grid are given. Higher order harmonic’s amplitude distribution is calculated and studied. We show that the values of the higher orders can reach -35 dB and even higher. Considering the fact that single-periodic radio-absorbers, for example wedge-shaped absorbers scatter significantly less higher orders, one can use algorithms from this study for more accurate compact range design and choice of absorber in particular.

  • 3D RCWA
  • radio-absorbing material
  • anechoic chamber
  • compact range
Аннотация (на русском)

Рассеяние электромагнитного поля коллиматора на боковой стенке компактного полигона

В работе рассмотрены некоторые особенности расчета рассеяния электромагнитного поля коллиматора от радиопоглощающего материала, состоящего из элементов пирамидальной формы на боковой стенке компактного полигона. В частности, рассмотрены особенности расчета в случае рассеяния от боковой стенки камеры, не возникающие при расчете в случае рассеяния от задней стенки. Проведены оценки вклада полей высших гармоник, рассеянных боковой стенкой, в распределение поля в рабочей зоне коллиматора. Показано, что величина рассеянного поля некоторых побочных гармоник в рабочей зоне может достигать -35 дБ относительно максимума поля в рабочей зоне.

For citation

Nikitenko A.V., Zubov A.S. Рассеяние электромагнитного поля коллиматора на боковой стенке компактного полигона // Journal of Radio Electronics. – 2018. – No. 1.

References

  1. Hemming L.H. Electromagnetic Anechoic Chambers: A Fundamental Design and Specification Guide. Wiley-IEEE Press, July 2002, 248 p.
  2. Emerson W. H. Electromagnetic wave absorbers and anechoic chambers through the years. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 484-490, July 1973.
  3. Балабуха Н.П., Зубов А.С., Солосин В.С. Компактные полигоны для измерения характеристик рассеяния. М.:Наука, 2007.
  4. Mazanek M., Klepal K., Pechac P. Electromagnetic Field in Anechoic and EMC Chambers - Part 1 - Modelling. Radioengineering,Vol. 9, No. 1, April 2000.
  5. Kuester E. F., Holloway C. L. Improved low-frequency performance of pyramid-cone absorbers for application in semi-anechoic chambers. Proc. 1989 IEEE Int. Symp. EMC, pp.394 -398, 1989.
  6. S. P. Skobelev and O. N. Smolnikova, "Analysis of Doubly Periodic Inhomogeneous Dielectric Structures by a Hybrid Projective Method," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 61, No. 10, Oct. 2013, pp. 5078-5087.
  7. Moraham M.G., Grann E.B., Pommet D.A., Gaylord T.K. Formulation for stable and efficient implementation of the rigorous coupled-wave analysis of binary gratings. J. Opt. Soc. Am. A 12, 1068-1076 (1995).
  8. А.В. Никитенко, А.С. Зубов, А. Н. Боголюбов. Математическое моделирование дифракции электромагнитного поля на радиопоглощающем материале в компактном полигоне. Журнал Радиоэлектроники (электронный журнал), 2015. № 11. Режим доступа http://jre.cplire.ru/jre/nov15/11/text.pdf
  9. Шестопалов В.П., Литвиненко Л.Н., Масалов С.А., Сологуб В.Г. Дифракция волн на решетках. - Харьков: Изд-во Харьк. ун-та, 1973.- 288 с.
  10. А.В. Никитенко, А.С. Зубов, Е.В. Булычев. 3D моделирование электромагнитного рассеяния на рпм методом связанных волн. Журнал hадиоэлектроники (электронный журнал), 2014. № 12. Режим доступа http://jre.cplire.ru/jre/dec14/15/text.pdf