Метод розрахунку розсіяння електромагнітних хвиль діелектричними тороїдальними метеоутвореннями
DOI:
https://doi.org/10.20535/S0021347020110047Ключові слова:
метод розрахунку, дискретне відбиття, метеоутворення, вихрове кільце, діаграма розсіяння, електромагнітна хвиля, ефективна площа розсіянняАнотація
Розглянуто один з можливих фізичних механізмів виникнення так званих «янгол-ехо» — радіолокаційних дискретних відбиттів від об’єктів, не спостережуваних візуально. Причиною янгол-ехо можуть бути вихрові потоки, що виносять деякий об’єм повітря з певними радіофізичними параметрами в область простору, де повітря має інші радіофізичні параметри. Тороїдальні вихори (вихрові кільця) мають досить великий час існування і можуть пересуватися на значні відстані без руйнування. Розрахунок діаграм розсіяння радіохвиль вихровими кільцями за допомогою сучасних універсальних програм, призначених для вирішення електродинамічних завдань і заснованих на методі моментів, вимагає значних обчислювальних ресурсів і часу. Розроблений асимптотичний метод розрахунку розсіяння електромагнітних хвиль діелектричними тороїдальними утвореннями великого радіусу. Проведено моделювання і порівняння його результатів з розрахунками в Altair Feko. Показаний їх добрий збіг. Для практично цікавих випадків розраховано моностатичні і бістатичні ефективні площі розсіяння вихрових кілець. Результати розрахунків для моностатичної локації досить добре співпадають із результатами відомих експериментальних робіт.Посилання
Н. Л. Бызова, В. Н. Иванов, Е. К. Гаргер, Турбулентность в Пограничном Слое Атмосферы. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1989.
R. ITU, Handbook on Radiometeorology. ITU, 2014, uri: https://www.itu.int/dms_pub/itu-r/opb/hdb/R-HDB-26-2013-OAS-PDF-E.pdf.
А. А. Черников, Радиолокационные Отражения от Ясного Неба. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1979.
W. J. Martin, A. Shapiro, “Discrimination of bird and insect radar echoes in clear air using high-resolution radars,” J. Atmos. Ocean. Technol., vol. 24, no. 7, pp. 1215–1230, 2007, doi: https://doi.org/10.1175/JTECH2038.1.
S. Fukao, K. Hamazu, Radar for Meteorological and Atmospheric Observations, vol. 9784431543. Tokyo: Springer, 2014, doi: https://doi.org/10.1007/978-4-431-54334-3.
J.-I. Yano, “Basic convective element: bubble or plume? a historical review,” Atmos. Chem. Phys., vol. 14, no. 13, pp. 7019–7030, 2014, doi: https://doi.org/10.5194/acp-14-7019-2014.
D. G. Akhmetov, Vortex Rings. Berlin: Springer-Verlag, 2009, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-642-05016-9.
U. Yusupaliev, S. A. Shuteev, E. E. Vinke, P. U. Yusupaliev, “Vortex rings and plasma toroidal vortices in a homogeneous infinite medium. i. Maximum vortex path,” Bull. Lebedev Phys. Inst., vol. 37, no. 8, pp. 227–233, 2010, doi: https://doi.org/10.3103/S1068335610080014.
D. C. Tzarouchis, P. Ylä-Oijala, A. Sihvola, “Resonant scattering characteristics of homogeneous dielectric sphere,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 65, no. 6, pp. 3184–3191, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2017.2690312.
D. Tzarouchis, A. Sihvola, “Light scattering by a dielectric sphere: perspectives on the MIE resonances,” Appl. Sci., vol. 8, no. 2, 2018, doi: https://doi.org/10.3390/app8020184.
A. A. Kucharski, “The FIT-MoM hybrid method for analysis of electromagnetic scattering by dielectric bodies of revolution,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 66, no. 3, pp. 1384–1391, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2018.2796721.
B.-B. Kong, X.-Q. Sheng, “A discontinuous Galerkin surface integral equation method for scattering from multiscale homogeneous objects,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 66, no. 4, pp. 1937–1946, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2018.2803133.
L. Huang, Y.-B. Hou, H.-X. Zhang, L. Zhou, W.-Y. Yin, “Time-domain discontinuous Galerkin PMCHW integral equation method with MOD scheme for simulating electromagnetic pulse responses of arbitrarily shaped dielectric objects,” IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol. 61, no. 4, pp. 1157–1166, 2019, doi: https://doi.org/10.1109/TEMC.2018.2853261.
X.-W. Huang, X.-Q. Sheng, “A discontinuous Galerkin self-dual integral equation method for scattering from IBC objects,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 67, no. 7, pp. 4708–4717, 2019, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2019.2905670.
K. Shariff, A. Wray, “Analysis of the radar reflectivity of aircraft vortex wakes,” J. Fluid Mech., vol. 463, pp. 121–161, 2002, doi: https://doi.org/10.1017/S0022112002008674.
M. M. Bibby, C. M. Coldwell, A. F. Peterson, “A high order numerical investigation of electromagnetic scattering from a torus and a circular loop,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 61, no. 7, pp. 3656–3661, 2013, doi: https://doi.org/10.1109/TAP.2013.2258316.
Л. А. Вайнштейн, Электромагнитные Волны. Москва: Радио и связь, 1988.
М. В. Федорюк, Метод Перевала. Москва: Наука, 1977.
И. С. Градштейн, И. М. Рыжик, Таблицы Интегралов, Сумм, Рядов и Произведений. ГИФМЛ, 1963.
A. N. Vulfson, O. O. Borodin, “The system of convective thermals as a generalized ensemble of brownian particles,” Uspekhi Fiz. Nauk, vol. 186, no. 2, pp. 113–124, 2016, doi: https://doi.org/10.3367/UFNr.0186.201602a.0113.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Известия высших учебных заведений. РадиоэлектроникаИздатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.
Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).
Варианты доступа к статье:
1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)
В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).
2. Статья с последующим доступом по подписке
В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.
- Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
- Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
- Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
- Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
- Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
- Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
- Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
- Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
- Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
- Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
- Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
- Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
- Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
- Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
- В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
- Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
- Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.
