Scattering of dipole field by perfectly conducting disk

Abstract

Asymptotic formulas for calculating a scattering field of an arbitrarily oriented magnetic and electric dipole located on axis of a perfectly conducting disk were obtained using the method of physical theory of diffraction and the method of uniform asymptotic theory of diffraction. Radiation patterns were calculated using the asymptotic formulas and a numerical solution of a singular integral equation. The obtained results were compared to ones available in literature. A dependence of the front-to-back ratio on the disk’s radius was investigated.

• perfectly conducting disk
• spherical wave
• dipole
• physical theory of diffraction
• uniform asymptotic theory of diffraction

Аннотация (на русском)

О рассеянии поля диполя на идеально проводящем диске

С применением методов физической теории дифракции и равномерной асимптотической теории дифракции получены асимптотические формулы для расчета рассеянного поля произвольно ориентированного электрического и магнитного диполя, расположенного на оси идеально проводящего диска. Представлены диаграммы направленности, построенные по асимптотическим формулам, которые сопоставлены с соответствующими результатами, полученными методом интегрального уравнения, а также результатами, имеющимися в литературе. Исследована зависимость коэффициента обратного излучения от радиуса диска.

For citation

References

1. Лурье К. А. Дифракция плоской электромагнитной волны на идеально проводящем тонком диске // ЖТФ. 1959. № 12. С. 1421-1433.
2. Hansen E. B. Scalar diffraction by an infinite strip and a circular disc // Journ. of Math. and Physics. V. 41. № 3. 1962. pp. 229-245.
3. Уфимцев П. Я. Метод краевых волн в физической теории дифракции. М.: Сов. радио. 1962.
4. Хёнл Х., Мауэ А., Вестпфаль К. Теория дифракции. М.: Мир. 1964.
5. Diane P. Marsland, Constantine A. Balanis, Stephen A. Brumley Higher order diffractions from a circular disk // IEEE Trans. on Anten. and Prop. V. AP-35. № 12. Dec. 1987. pp. 1436-1444.
6. Akashi T., Ando M., Kinoshita T. Effect of multiple diffraction in PTD analysis of scattered field from a conducting disk // Trans. IEICE. V. E-72. № 4. 1989. pp. 259-261.
7. Ando M., Kinoshita T. Accuracy comparison of PTD and PO for plane wave diffraction from large circular disk // Trans. IEICE. V. E-72. № 11. 1989. pp. 1212-1218.
8. Ando M., Kinoshita T. PO and PTD analysis in polarization prediction for plane wave diffraction from large circular disk // Digests of 1989 IEEE AP/S Int. Symp. V. 3. 1989. pp. 1282-1285.
9. Allen K. Dominek Transient scattering analysis for a circular disk // IEEE Trans. on Anten. and Prop. V. AP-39. № 6. June 1991. pp. 815-819.
10. Li L. W., Kooi P. S., Qiu Y. L., Yeo T. S., and Leong M. S. Analysis of electromagnetic scattering of conducting circular disk using a hybrid method // PIER. V. 20. 1998. pp. 101-123.
11. Zalipaev V., Kostin A. Scattering of a plane electromagnetic wave by a perfectly conducting disk in the high-frequency approximation // in proc. of int. seminar «Day on Diffraction 2001». 2001. pp. 311-319.
12. Hongo K. and Naqvi Q. A. Diffraction of electromagnetic wave by disk and circular hole in a perfectly conducting plane // PIER. V. 68. 2007. pp. 113-150.
13. Balaban M. V., Sauleau R., Benson T. M., and Nosich A. I. Dual integral expressions technique in electromagnetic wave scattering by a thin disk // PIER. V. 16. 2009. pp. 107-126.
14. Сухаревский И. О., Залевский Г. С., Нечитайло С. В., Сухаревский О.И. Рассеяние электромагнитной волны круглым идеально проводящим диском конечной толщины // Электромагнитные волны и электронные системы. 2010. № 2. С. 42-47.
15. Hongo K., Jafri A. D. U., and Naqvi Q. A. Scattering of electromagnetic plane wave by a circular disk with surface impedance // PIER. V. 127. 2012. pp. 501-522.
16. Leitner A., Spence R. D. Effect of a Circular Ground Plane on Antenna Radiation // Journ. of Appl. Physics. Oct. 1950. V. 21. №10.
17. Белкина М. Г. Дифракция электромагнитных волн на диске // В сб.: Дифракция электромагнитных волн на некоторых телах вращения. М.: Сов. радио. 1957. С. 148-174.
18. Lopez A. R. The geometrical theory of diffraction applied to antenna pattern and impedance calculation // IEEE Trans. on Anten. and Prop. V. AP-14. № 1. Jan. 1966. pp. 40-45.
19. Пименов Ю. В. Излучение элементарного электрического вибратора, расположенного в центре идеально проводящего круглого диска // Антенны. 1968. вып. 3. С. 93-102.
20. Пименов Ю. В., Брауде Л. Г. Излучение элементарного щелевого вибратора, расположенного в центре идеально проводящего диска // Антенны. 1969. вып. 6. С. 89-105.
21. Hahn K.F., Fikioris J.G. Impedance and Radiation Pattern of Antennas above Flat Discs // IEEE Trans. on Anten. and Prop. Jan. 1973. V. AP-21. № 1. pp. 97-100.
22. Awadalla K. H., Maclean T. S. M. Monopole antenna at center of circular ground plane: input impedance and radiation pattern // IEEE Trans. on Anten. and Prop. V. AP-27. № 2. Mar. 1979. pp. 151-153.
23. Jack H. Richmond Monopole antenna on circular disk // IEEE Trans. on Anten. and Prop. V. AP-32. № 12. Dec. 1984. pp. 1282-1287.
24. McNamara D. A., Pistorius C. W. I., Malherbe J. A. G. Introduction to the uniform geometrical theory of diffraction. Norwood, MA.: Artech house. 1990.
25. Volakis J. L. Antenna Engineering Handbook Fourth Edition. McGraw Hill Professional. 2007.
26. Гринберг Г. А., Пименов Ю. В. К вопросу о дифракции электромагнитных волн на бесконечно тонких идеально проводящих плоских экранах // ЖТФ. 1957. №10. С. 2326-2339.
27. Inawashiro S. Diffraction of electromagnetic waves from an electric dipole by a conducting circular disk // Journal of Physics Society. Japan. V. 18. 1963. pp. 273-287.
28. Пименов Ю. В., Давыдов А. Г. О влиянии идеально проводящей плоскости с круглым отверстием на излучение элементарного магнитного вибратора // Радиотехника. 1978. т. 33. № 7. С. 91-94.
29. Пименов Ю. В., Давыдов А. Г. Излучение вертикального электрического вибратора, расположенного на оси идеально проводящего диска // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 1980. т. 23. № 1. С. 101-112.
30. Duan D. W., Rahmat-Samii Y. and Mahon J. P. Scattering from a circular disk: Comparative study of PTD and GTD techniques // Proc. of IEEE. V. 79. № 10. 1991. pp. 1472-1480.
31. Murasaki T., Sato M., Ando M., Goto N. Diffraction Analysis of a Flat Plate for Dipole Wave Incidence Using the Modified Edge Representation // Proc. of ISAP. 1992. pp. 569-572.
32. Кравченко В. Ф., Ерофеенко В. Т. Дифракция электромагнитных волн, излучаемых магнитным диполем, на сверхпроводящем тонком диске // Радиотехника. 1995. №10. С. 65-70.
33. Hongo K., Jafri A. D. U., and Naqvi Q. A. Scattering of electromagnetic spherical wave by a perfectly conducting disk // PIER. V. 129. 2012. pp. 315-343.
34. Боровиков В. А., Эйдус А. Г. О сравнении двух методов вычисления поля в области полутени // Антенны. Вып. 29. 1981. С. 49-55.
35. Kouyoumjian R. G., Pathak P. H. A uniform geometrical theory of diffraction for an edge in a perfectly conducting surface // Proc. IEEE. V. 62. № 11. 1974. pp. 1448-1461.
36. Калошин В. А., Попов А. П. Рассеяние на осесимметричной кромке // РЭ. 1984. № 8. С. 1502-1509.
37. Клионовски К. К. Характеристики направленности проводящих экранов круглой формы // Антенны. 2011. № 12. С. 31-37.