Моделирование обратного отражения в однородных граничащих средах
Автор: Ломухин Юрий Лупонович, Бутухаиов Василий Петрович, Атутов Евгений Борисович
Журнал: Вестник Бурятского государственного университета. Математика, информатика @vestnik-bsu-maths
Рубрика: Математическое моделирование и обработка данных
Статья в выпуске: 3, 2018 года.
Бесплатный доступ
Предложена математическая модель отражения и преломления, учитывающая эффект возбуждения встречных волн. Как известно, при облучении границы раздела в граничащих средах возбуждаются отраженная и преломленная волны. Авторами обнаружено, что наряду с указанными модами возбуждаются также волны с отрицательным углом преломления и обратные волны, распространяющиеся к внешнему источнику строго во встречном направлении к преломленной и падающей волнам. В работе впервые строится электродинамическая модель (в рамках классической электродинамики) обратного отражения в однородных граничащих средах, разделенных максимально ровной, в которой учитывается эффект возбуждения встречных волн. Проводится обобщение данной модели на случай неровных границ раздела. Установлено, что обратное (радиолокационное) отражение - это обращенные волны, а не частный случай рассеяния назад, как принято считать. Определены аналитические выражения для коэффициентов обратного отражения. Проведено сравнение теоретических и экспериментальных результатов, обнаружено хорошее согласие. Результаты работы вносят определенный вклад в электродинамику сплошных сред и имеет большое прикладное значение.
Встречные волны, обращенные волны, обратное отражение, формулы френеля, коэффициент обратного отражения, поляризация, тепловое излучение
Короткий адрес: https://sciup.org/148308915
IDR: 148308915 | УДК: 519.87 | DOI: 10.18101/2304-5728-2018-3-94-102
Simulation of backward reflection in homogeneous boundary media
A mathematical model of reflection and refraction is proposed that takes into account the effect of excitation of counter propagating waves. The reflected and refracted waves are known to get excited upon irradiation of the interface in the neighboring media. The authors found that along with these modes, waves with a negative refraction angle and backward waves are also excited, propagating to the external source strictly in the opposite direction to the refracted and incident waves. In this work for the first time, an electrodynamic model (within the framework of classical electrodynamics) of inverse reflection in homogeneous boundary media separated by a maximally even one is constructed, which takes into account the effect of excitation of counter propagating waves. A generalization of this model is made for the case of uneven interfaces. It is established that the reverse (radar) reflection is an inverse wave, and not a special case of backward scattering, as it is commonly assumed. Analytic expressions for the coefficients of inverse reflection are determined. A comparison of the theoretical and experimental results has been made, and a good agreement has been found. The results of the work make a definite contribution to the electrodynamics of continuous media and has great practical importance.
Список литературы Моделирование обратного отражения в однородных граничащих средах
- Oh Y., Sarabandi K., and Ulaby F. T. An empirical and an inversion technique for radar scattering from bare soil surfaces // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 1992. Vol. 30. P. 370-381.
- Adib Y. Nashashibi, K. Sarabandi, Fahad A. Al-Zaid, Sami Alhumaidi, An Empirical Model of Volume Scattering From Dry Sand-Covered Surfaces at Millimeter-Wave Frequencies// IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 06/2013; 51(6):3673-3682. DOI: 10.1109/TGRS.2012.2225630
- D. Miret, G. Soriano and Sailard M. Rigorous Simulations of Microwave Scattering From Finite Conductivity Two-Dimensional Sea Surface at Low Grazing Angeles //IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2014. Vol. 52, No. 6. Pp. 3150-3158.
- Lomukhin Yu. L., Atutov E. B., Butukhanov V. P. Backward Reflection in the Fresnel Problem // IEEE Transaction on Antennas and Propagation. 2018. V. 66, No. 4. Pp. 1838-1845. DOI: 10.1109/TAP.2018.2800643
- Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973. 600 с.
- Басс Ф. Г., Фукс И. М. Рассеяние волн на статистически неровной поверхности. М.: Наука, 1972. 191 с.
- DiGiovanni D. A., Gatesman A. J., Goyette T. M., and Giles R. H. Surface and Volumetric Backscattering Between 100 GHz and 1.6 THz // Proc. SPIE. 2014. Vol. 9078 90780A-15. DOI: 10.1117/12.2051772