Излучение и рассеяние радиоволн в анизотропных средах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

Гб од

Харківський державний університет

Багацька Ольга Вячеславівна

УДК 537.874

Випромінювання та розсіяння радіохвиль в анізотропних середовищах

01.04.03 - радіофізика

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

Харків - 1998

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському державному університеті Міністерства освіти України.

Науковий керівник кандидат фізико-математичних наук, старши

науковий співробітник Шульга Сергі

_________________________Миколайояич,________Харківський_________дрржядни

університет, доцент кафедри теоретичне радіофізики

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професо]

академік НАН України Литвиненко Леоні Миколайович, Радіоастрономічний інститу НАН України, м. Харків, директор

доктор технічних наук, професор Шифрін Які Соломонович, Харківський державний технічни університет радіоелектроніки, професор консультант кафедри основ радіотехніки

Провідна установа Інститут радіофізики та електроніки НА!

України, відділ радіоінтроскопії, м. Харків

Захист відбудеться "_/£•" 1998 р. о годині і

засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.02 Харківської державного університету. Адреса: 310077, Харків-77, пл. Свободи, 4, ау

/ТІ -9 .

З дисертацією можна ознайомитись у Центральній науковій бібліотеї Харківського державного університету за адресою: м. Харкі

пл. Свободи, 4.

Автореферат розісланий " ■// " 1998 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Роботу присвячено дослідженню взаємодії електромагнітного поля з анізотропними діелектричними середовищами з метою аналізу впливу анізотропії матеріалу на закономірності поширення і розсіяння гармонічних електромагнітних хвиль.

Коло застосувань, де анізотропія відіграє першочергову роль у формуванні електромагнітного поля і, відповідно, повинна бути врахована у будь-якій розумній моделі взаємодії поля з середовищем, є досить широким. Воно включає як суто наукові області: оптику кристалів, фізику напівпровідників, магнітооптичні явища, так і численні фізико-технічні застосування, серед яких можна назвати радіохвильову дефектометрію, техніку НВЧ, розповсюдження радіохвиль в іоносфері, конструювання поглинаючих покрить та інші. Існує також різноманітний перелік ситуацій, де анізотропія хоч і не є одним з головних факторів, але її урахування дозволяє підвищити надійність і достовірність аналізу фізичних явищ. Для ілюстрації можна навести добре відомі приклади, такі як дистанційне зондування морського льоду або радіохвильовий контроль полімерних композитних матеріалів, яким властива текстурна анізотропія. Вельми імовірно, що "уявну" анізотропію, яка характеризує дрібношаруваті середовища, необхідно враховувати також і при інтерпретації даних надширокосмугової радіолокації земних надр. Дійсно, набір просторових масштабів неоднорідностей, притаманних земним покровам, простягається від десятків метрів до сантиметрів. Тому для імпульсів, що застосовуються в підземній радіолокації, з максимумом у низькочастотній частині спектру дрібномасштабна шаруватість середовища повинна проявлятися у вигляді анізотропії.

Серед теоретичних моделей, що описують взаємодію електромагнітних хвиль із матеріальним середовищем, у згаданих вище та інших застосуваннях ключове значення має класична задача про відбиття та проходження плоскої гармонічної хвилі при наявності діелектричної перешкоди у вигляді шару з постійними або одновимірно-неоднорідними властивостями. З огляду на це до теперішнього часу створено велику кількість точних і наближених, аналітичних і обчислювальних методів розрахунку плоскохвильових коефіцієнтів відбиття і проходження. Для аналізу властивостей анізотропних середовищ застосовувалось ефективне варіаційне формулювання у поєднанні з методом кінцевих елементів для матриць переходу або відбиття. Ці точні чисельні методи можуть

вживатись у випадку довільного типу анізотропії і довільної одновимірної неоднорідності середовища, але ведуть до великої похибки розрахунку при збільшенні електричної товщини пластини.

У противагу чисельним розв'язанням на основі прямих методів, аналітичні розв'язання, якщо вони виражаються через елементарні або нескладні в реалізації на ЕОМ спеціальні функції, відрізняються контролюємою точністю, чітко окресленою областю застосування, що охоплює шари значної товщини, а також більшою швидкодією відповідних алгоритмів при їх реалізації на ЕОМ. Ці обставини забезпечують вагомі переваги, коли виникає необхідність у багаторазових розрахунках коефіцієнтів відбиття проходження для різних частот або напрямків приходу хвилі, що падає, або для різних параметрів діелектричного шару. Подібна необхідність виникає, наприклад, при розрахунках часового відгуку об'єкту за методом швидкого перетворення Фур'є, синтезі покрить із заданими властивостями або інтерпретації даних радіохвильового зондування за допомогою методів оптимізації, а також при моделюванні збудження пластини фінітними джерелами.

Виходячи з описаних обставин, у дисертації узагальнюється відоме точне аналітичне розв'язання задачі дифракції в рамках імпедансного підходу на випадок анізотропної пластини із довільного числа однорідних шарів одновісного діелектрика з довільною орієнтацією оптичної осі в кожному шарі, а також теоретично досліджуються прояви анізотропії при радіохвильовому контролі композитних матеріалів. Крім того, здійснюється порівняння швидкодії алгоритмів на основі запропонованого імпедансного підходу і методу матриці переходу.

Це аналітичне розв'язання для коефіцієнтів відбиття нами також використовується як суттєвий елемент моделі розсіяння електромагнітних хвиль на анізотропній пластині із шорсткостями границі.

Взаємодію електромагнітних хвиль із матеріальним середовищем у ряді застосувань можна і доцільно вігвчати не лише на основі детермінованих моделей, а і за допомогою статистичних моделей середовища, до основних з яких належать випадкове середовище і середовище із статистично нерівною поверхнею.

З формальної точки зору випадкове середовище є континуум, матеріальні параметри якого описуються випадковими функціями просторових змінних та (або) часу. Невпорядкована просторово-часова будова реального середовища, хаотична зміна його властивостей від точки до точки або з протіканням часу передається за допомогою стохастичного опису матеріальних параметрів. Така математична модель

з

широко застосовується в теорії розповсюдження електромагнітних хвиль у турбулентній атмосфері, НВЧ зондуванні твердих земних покровів, радіохвильовому контролю полімерних композитних матеріалів, аналізу електромагнітних властивостей полікристалів і теорії штучних середовищ, при цьому в усіх наведених застосуваннях, крім, зрозуміло,

розповсюдження радіохвиль у тропосфері, електромагнітна анізотропія належить до числа характерних властивостей середовища розповсюдження.

Для характеристики статистично середнього поля, що проходить через випадкове середовище, вводять у розгляд детерміноване або ефективне середовище. Матеріальні параметри згаданого ефективного середовища характеризують властивості випадкового середовища по відношенню до середнього поля і називаються ефективними параметрами випадкового середовища. Для обчислення ефективної діелектричної проникності випадкових середовищ із довільною анізотропією електричних і статистичних властивостей, а також окремих випадків таких середовищ, нами застосовується відомий метод заміни польових змінних. У роботі одержано явні вирази для (антиермітівської) частини ефективної діелектричної проникності, яка визначає одні з найважливіших, а саме, дисипативні властивості ефективного середовища.

До теперішнього часу поза розглядом залишалась практично важлива модель дискретного випадкового середовища. Між тим, дискретне випадкове середовище за допомогою відомої техніки можна залучити до кола моделей, що підлягають аналізу за методом заміни польових змінних. Узагальнення відомих раніше результатів у вказаних вище напрямках і здійснюється в дисертації.

Наступне важливе питання, що розглядається в роботі, пов'язано з іншим - граничним - типом збурень, а саме, статистичними нерівностями поверхні середовища. Побудова аналітичної або чисельної моделей взаємодії електромагнітних хвиль із середовищем з урахуванням як електромагнітної анізотропії середовища, так і статистичних нерівностей його поверхні, особливо актуальна у зв'язку з задачами фізики тонких плівок, радіохвильового контролю композитних матеріалів і дистанційного зондування твердих земних покровів. Станом на цей час розроблено переконливо обгрунтовані аналітичні методи розв'язання задач розсіяння на нерівній границі однорідного ізотропного середовища для моделі малих за висотою (у порівнянні з довжиною хвилі) пологих нерівностей, плавних і пологих у масштабі довжини хвилі та довільних за висотою шорсткостей. Усі ці моделі нерівностей викликають

інтерес і у наведених вище застосуваннях. У випадку однорідного анізотропного середовища з нерівною поверхнею розсіяння на плавних нерегулярностях границі можна легко описати аналітично, якщо скористатися нескладним узагальненням класичного евристичного методу Кирхгофа (дотичної площини) або асимптотичного методу локальних збурень. Сказане вище спонукає зосередити увагу на моделі, що залишилася поза увагою інших авторів, а саме, моделі малих і пологих нерівностей границі довільно-анізотропного напівпростору і можливості її дослідження за класичним методом малих збурень.

Нарешті, з огляду на зростаючий інтерес до застосування анізотропних матеріалів у техніці НВЧ, а також на актуальність питання правильної інтерпретації даних дистанційного зондування земних покровів і надр з геофізичною метою, є природною постановка задачі про моделювання дифракції електромагнітних хвиль на детермінованому об'єкті, зануреному в анізотропне середовище. В запропонованій роботі розглядається електромагнітна задача розсіяння на анізотропному циліндрі довільного поперечного перерізу, який розташовано в однорідному анізотропному середовищі. Розв'язання проводиться із урахуванням анізотропії оточуючого середовища, а також на відміну від попередніх розробок досліджувана модель узагальнюється шляхом розгляду анізотропних проникних для поля неоднорідних тіл.

Дисертаційну роботу виконано в рамках ключового напрямку дослідження радіофізичного факультету Харківського державного університету і кафедри теоретичної радіофізики "Перспективні інформаційні технології, прилади комплексної автоматизації систем зв'язку". Дисертація є складовою частиною держбюджетних НДР, що виконуються на кафедрі теоретичної радіофізики ХДУ.

Метою даної роботи є аналіз взаємодії електромагнітного поля з діелектричними середовищами на базі моделей, які здатні враховувати вплив анізотропії матеріалу на закономірності розповсюдження та розсіяння гармонічних електромагнітних хвиль у таких середовищах.

Розглядаються наступні проблеми:

1. Задача дифракції плоскої електромагнітної хвилі на неоднорідному анізотропному діелектричному шарі.

2. Задача розсіяння електромагнітних хвиль на випадкових збуреннях анізотропного середовища.

анізотропних середовищ. Аналітичні вирази, отримані у розділі З, характеризують зсув фазової швидкості і загасання плоскої електромагнітної хвилі у мікронеоднорідному композитному матеріалі за рахунок розсіяння на включеннях. Одержано також аналітичні вирази для коефіцієнтів розсіяння плоскої довільно-поляризованої хвилі на слабошерсткій границі довільно-анізотропного діелектричного напівпростору, які дозволяють досліджувати вплив різних параметрів

хвилі, що пядяг і грредгттття на____характеристики___розсіяного__поля.__В_

розділі 4 побудовано алгоритм і створено програми для чисельного дослідження взаємодії електромагнітних хвиль Н - поляризації з анізотропним проникним включенням в анізотропному середовищі.

Отримані результати можуть вживатись як допоміжні при розв’язанні інших практично важливих задач, що стосуються взаємодії електромагнітного поля з анізотропними середовищами, а також знаходити безпосереднє використання в таких застосуваннях, як дистанційне зондування, неруйнівний радіохвильовий контроль полімерних композитних матеріалів, конструювання поглинаючих покрить і т. д.

Основні результати роботи обговорювались на науковому семінарі кафедри теоретичної радіофізики ХДУ, а також доповідались на симпозіумах та конференціях: І - му Українському Симпозіумі "Фізика і техніка міліметрових та субміліметрових радіохвиль" (Харків, 1991); International Conference on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory (Kharkov, 1994); 1995 USNC/URSI Radio Science Meeting (Newport Beach, California, USA, June 8-23 1995); IEEE International Antennas and

Propagation Symposium & URSI National Radio Science Meeting (Baltimore, Maryland, USA, July 21-26, 1996).

Дисертація являє собою викладання та узагальнення 3 статей [1 -3], 5 доповідей та тез доповідей [4 - 8] і 2 депонованих рукописів [9, 10], написаних дисертантом у співавторстві з Жуком М.П., Шульгою С.М., Малець С.Б., Обливач С.О., Батраковим Д.О., Яровим О.Г.

СТРУКТУРА ДИСЕРТАЦІЇ

Дисертація містить вступ, чотири розділи, висновки, список використаних джерел і один додаток. Загальний об'єм дисертаційної роботи становить 173 сторінки. Основний текст дисертации викладено на 149 сторінках. У роботі наведено 39 рисунків на 39 с., додаток на 3 с. й

список використаних джерел на 17 с., який містить 130 найменувань робіт українських і зарубіжних авторів, на які зроблено посилання в дисертації.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі до дисертації представлено сучасний стан питання, обгрунтовано актуальність теми, визначено мету і задачі роботи, подано анотацію нових результатів, запропонованих здобувачем, а також проаналізовано практичне значення одержаних результатів.

Розділ 1 є вступним і містить огляд літератури, в якому окреслено основні етапи розвитку наукової думки за проблематикою дисертації. Висвітлено ті питання, що залишилися поза розглядом інших авторів, виявлено коло задач і методи їх розв'язання, які підлягають розгляду в подальших розділах запропонованої дисертаційної роботи.

Розділ 2 присвячено розгляду задачі дифракції плоскої хвилі на шаруватому локально одновісному діелектрику. У підрозділі 2.1. описується аналітичне розв'язання такої задачі дифракції, яке базується на застосуванні методу матриці переходу у сполученні з формулою Гамільтона-Келі. Цей добре відомий підхід дещо модифікований нами за рахунок представлення названої матриці у "природному" базисі, пов'язаному з хвилею, яка падає, що обумовлює більшу незалежність кінцевих результатів від вибору системи координат і більшу їх компактність у порівнянні із звичайними реалізаціями даного підходу. Для нас це розв'язання відіграє роль репера, з яким ми порівшоємо нове аналітичне розв'язання, запропоноване в підрозділі 2.2. Останнє отримано в рамках імпедансного підходу і безпосередньо базується на співвідношеннях, що описують перетворення нелокального імпедансу плоскої границі при русі виділеної площини у товщі одновісного однорідного середовища. Ці співвідношення природно узагальнюють стандартні формули зв'язку вхідних імпедансів у рознесених перерізах довгої лінії або на границях однорідного ізотропного шару середовища і одержані тут у компактній інваріантній формі шляхом залучення того ж "природного" базису, що і в попередньому підрозділі. В заключному підрозділі 2.3. наведено результати порівняння можливостей обох розв'язань, із 2.1. і 2.2,, при застосуванні їх для чисельних розрахунків на ЕОМ. Вони свідчать про помітно вищу швидкодію алгоритму, що груїпується на розв'язанні з 2.2. Ці результати представляють і самостійний інтерес, так як ілюструють вплив анізотропії на відбиття і

проходження електромагнітних хвиль у ряді практично важливих ситуацій (взаємодія радіохвиль із полімерними композитами, льодом).

У розділі 3 розглядаються дві моделі, що описують розсіяння плоскої електромагнітної хвилі в статистично збуреному анізотропному середовищі. Підрозділ 3.1. присвячено моделі середовища із випадковими об'ємними збуреннями, а саме, двофазному композитному середовищу. Конкретно, ми маємо справу з однорідним ізотропним середовищем - матрицею, яка містить випадковий ансамбль рівномірно розподілених і хаотично орієнтованих ідентичних включень. Останні мають сферичну форму і виготовлені із однорідного довільно анізотропного діелектрика. Вони вважаються малими у порівнянні з довжиною хвилі, але відміна іх електричних властивостей від властивостей оточуючого середовища може бути значною. Розглядаючи таке середовище як суцільне, що зазнає сильних флуктуацій матеріальних параметрів, ми за допомогою методу заміни польових змінних находимо ефективну діелектричну сталу композиту, а потім для випадку бездисипативних матриці і включень розраховуємо дійсну та уявну частини згаданої діелектричної сталої, а також загасання плоскої хвилі середнього поля через її багаторазове розсіяння на випадкових збуреннях. Підрозділ 3.2. присвячено моделі довільно-анізотропного плоскошаруватого середовища із випадковими збуреннями границі, а саме, з малими і пологими шорсткостями. В рамках борнівського наближення теорії збурень отримано компактні аналітичні вирази для коефіцієнтів розсіяння похило падаючої еліптично поляризованої плоскої хвилі в хвилі горизонтальної і вертикальної поляризації. Ці вирази використано в підрозділі 3.3. для побудови ілюстративних залежностей коефіцієнтів розсіяння як функцій поляризаційних характеристик хвилі, що падає, і напрямку розсіяння для однорідного одновісного або гіротропного середовища, а також для неоднорідного за глибиною локально-одновісного середовища. При цьому ми істотно спирались на метод розрахунку коефіцієнтів відбиття, розроблений у попередньому розділі.

Розділ 4 присвячено взаємодії електромагнітних хвиль із детермінованим розсіювачем в анізотропному діелектрику. Фізичну модель середовища, що розглядається, і зануреного у нього тіла окреслено в підрозділі 4.1. Йдеться про безмежне однорідне анізотропне оточуюче середовище і розсіювач у формі нескінченно довгого циліндра із анізотропного діелектрика, який у загальному випадку є неоднорідним у поперечному перерізі. Задача розглядається у двовимірній постановці відносно Н - поляризованої складової поля.

Зауважимо, що можливість роздільного існування хвиль Е - і Н -

поляризації, яка припускається в даному розділі, означає те, що ми

обмежимось розглядом частинного типу анізотропії в оточуючому середовищі і матеріалі розсіювача. Далі міститься формулювання

двовимірної задачі розсіяння поля Н - типу у вигляді системи двох зв'язаних інтегро-диференціальних рівнянь відносно двох ненульових компонент електричного поля у поперечному перерізі циліндра. Хід чисельного розв’язання вищезгаданих рівнянь із застосуванням методу моментів описано у підрозділі 4.2. Одним із головних етапів реалізації цього методу є розрахунок коефіцієнтів виникаючої системи лінійних алгебраїчних рівнянь, для чого використовуються як точна чисельна, так і наближена аналітична схеми. В підрозділі 4.3. наведено ілюстративні результати з розсіяння на неоднорідностях гіротропної плазми та одновісного кристалу, а також викладено результати порівняльного аналізу можливостей чисельного та аналітичного методів розрахунку коефіцієнтів СЛАР.

У додаток А винесено викладки, що пов'язані із виведенням двовимірної скалярної функції Гріна анізотропного середовища. Ця функція Гріна застосовується при інтегральному формулюванні задачі розсіяння у розділі 4.1. і її розв'язанні у розділі 4.2.

ВИСНОВКИ

На сучасний момент розроблено велику кількість методів розв'язання задач електродинаміки для структур, яким властиві анізотропні якості. Мету дисертаційної роботи становило узагальнення існуючих методів, що зробить можливим їх застосування до моделей, які не розглядалися раніше, отримання на їх основі нових практично важливих результатів, а також створення ефективних швидкодіючих алгоритмів для розрахунку на ЕОМ істотних характеристик поля. Автором розглянуто ряд проблем, які стосуються взаємодії електромагнітних хвиль із анізотропними діелектричними середовищами, проведено аналіз такої взаємодії, що охоплює розсіяння хвиль як на детермінованих, так і на випадкових неоднорідностях анізотропного середовищах.

У першому розділі проведено аналіз робіт інших авторів за проблематикою дисертації. Окреслено коло проблем та методи їх дослідження, що розглядаються у запропонованій роботі.

І

Основні висновки і результати другого розділу можна сформулювати так:

1. Наведено точні аналітичні вирази для 4-х коефіцієнтів відбиття і 4-х коефіцієнтів проходження плоскої електромагнітної хвилі, що падає на однорідну або багатошарову пластину із одновісного діелектрика, яка лежить на підкладці із однорідного ізотропного діелектрика. В матеріалі

пластини___і пі лклалки можуть бути втрати. В основі розв'язання лежить

відомий метод матриці переходу і формули Гамільтона - Келі, доповнені застосуванням "природного'1 базису для електромагнітного поля в анізотропному матеріалі.

2. Одержано компактні інваріантні співвідношення рекурентного типу для послідовного розрахунку діади імпедансу паралельних шарів із одновісного однорідного діелектрика. Грунтуючись на цьому, запропоновано формули для коефіцієнтів відбиття плоскої хвилі від багатошарової анізотропної пластини, які становлять основу швидкодіючого алгоритму для розрахунків на ЕОМ. Ці розв'язання можна використовувати при розгляді обернених задач для анізотропних середовищ.

3. На додаток до раніше відомих даних фізичних експериментів, шляхом чисельних експериментів показано важливість урахування анізотропії при моделюванні взаємодії електромагнітних хвиль із армованими полімерними композитами, а також інтерпретації даних радіохвильового контролю таких матеріалів.

У третьому розділі отримано:

1. Аналітичні вирази для квазістатичної частини і "дифракційної" складової комплексної ефективної діелектричної проникності двофазного композиту, який утворено шляхом занурення ансамблю ідентичних хаотично орієнтованих сферичних частинок, виготовлених із однорідного довільно-анізотропного діелектрика, в однорідне ізотропне середовище. Розміри частинок вважаються малими у порівнянні з довжиною хвилі, але їх електричні властивості можуть суттєво відрізнятися від властивостей оточуючого середовища. Цей результат отримано в білокальному наближенні за допомогою методу заміни польових змінних у рамках

підходу, що розглядає дискретне випадкове середовище як суцільне середовище із флуктуаціями параметрів.

2. Аналітичні вирази, що характеризують зсув фазової швидкості і загасання плоскої електромагнітної хвилі у згаданому вище мікронеоднорідному композитному матеріалі за рахунок розсіяння на включеннях. Для їх отримання нами використовувалась техніка контурного інтегрування і теорія збурень.

3. Аналітичні вирази для коефіцієнтів розсіяння плоскої довільно-поляризованої електромагнітної хвилі на слабошерсткій границі довільно-анізотропного діелектричного напівпростору та ілюстративні залежності характеристик розсіяного поля від напрямків розсіяння і поляризації хвилі, що падає, у випадку одновісного діелектрика із довільною орієнтацією оптичної осі, а також гіротропного діелектрика, вісь симетрії якого перпендикулярна плоскій (незбуреній) границі середовища. Названий аналітичний результат отримано в борнівському наближенні теорії збурень, яка базується на "переносі" граничних умов для поля з нерівної поверхні на незбурену. На цій основі побудовано на ЕОМ ілюстративні залежності характеристик розсіяння на шорсткостях для локально-одновісних матеріалів і холодної електронної плазми.

В результаті проведених досліджень, викладених в четвертому розділі, нами

1. В рамках двовимірної моделі побудовано алгоритм і розроблено програми для чисельного дослідження на ЕОМ взаємодії електромагнітних хвиль Н - поляризації із проникним включенням у анізотропному середовищі. (Випадок Е - поляризації є ідентичним до розв'язаної раніше іншими авторами задачі для ізотропних середовищ і нами не розглядається). Чисельне розв'язання базується на інтегральному формулюванні відповідної задачі розсіяння і методі моментів.

2. На цій основі проведено розрахунок перерізу розсіяння плоскої Н - поляризованої хвилі на неоднорідностях у магнітоактивній плазмі та одновісному кристалі.

3. Запропоновано узагальнення відомих раніше методів точного чисельного і наближеного аналітичного методів розрахунку коефіцієнтів

Тези доповідей

5. Жук Н. П., Батраков Д. О., Багацкая О. В. Восстановление параметров неоднородного гиротропного слоя по данным частотных или поляризационных измерений //Тез. докл. I Украинского Симпозиума Физика и техника миллиметровых и субмиллиметровых радиоволн". Харьков, 1991. - Ч. 1.-С. 11.

6. Жук Н. П., Шульга С. Н., Багацкая О. В., Яровой А. Г. Решение двумерных задач дифракции на телах в плоскослоистой среде //Тез. докл. I Украинского Симпозиума "Физика и техника миллиметровых и субмиллиметровых радиоволн". Харьков, 1991. - 4.1. - С. 37 - 38.

7. Shulga S. N., Bagatskaya О. V., Zhuk N. P. Non-coherent scattering from a plazma slab with a rough boundary // 1995 USNC/URSI Radio Science Meeting. Newport Beach, CA, USA, June 18-23 1995.

8. Shulga S. N., Bagatskaya О. V., Zhuk N. P. EM wave scattering from a rough boundary of a one dimensional inhomogeneous plasma slab in a arbitrary oriented external magnetic field // IEEE International Antennas and Propagation Symposium and URSI National Radio Science Meeting. Hyatt Regency Baltimore. Baltimore, Maryland, USA, July 21-26, 1996.-P. 310.

Депоновані рукописи

9. Теория сильных флуктуаций для среднего электромагнитного поля в статистически однородной случайной среде с произвольной анизотропией электрических и статистических свойств / Багацкая О. В., Жук Н. П., Шульга С. Н.; Харьковский госуниверситет. - Харьков, 1995. - 29 с. - Рус. -Деп. вГНТБ Украины 10.07.95. N 1747 - Ук95.

10. Нелокальные граничные условия для электромагнитного поля в случае неровной импедансной поверхности / Багацкая О. В., ЖукН. П., Облывач С. А., Шульга С. Н.; Харьковский госуниверситет. - Харьков, 1995. - 22 с. - Рус. - Деп. в ГНТБ Украины 01.12.95. N2595 -Ук95.

Багацька О.В. Випромінювання та розсіяння радіохвиль в анізотропних середовищах. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.03 - радіофізика. - Харківський державний університет, Харків, 1998.

Дисертацію присвячено дослідженню взаємодії електромагнітного поля із анізотропними діелектричними середовищами. Проведено узагальнення імпедансного методу розрахунку коефіцієнтів відбиття для анізотропної пластини із довільної кількості однорідних шарів одновісного діелектрика. У білокальному наближенні теорії сильних флуктуацій одержано аналітичні вирази для ефективної діелектричної проникності двофазного композита із довільно анізотропними малими включеннями. У ^прніипт'кпму наближенні теорії збурень отримано аналітичне розв'язання для бістатичних коефіцієнтів розсіяння плоскої хвилі на слабошерсткій границі довільно-анізотропного середовища. За методом моментів чисельно розв'язано двовимірну задачу розсіяння на поперечно-неоднорідному анізотропному включенні в анізотропному середовищі.

Ключові слова: анізотропне діелектричне середовище, імпедансний метод, одновісний діелектрик, білокальне наближення, ефективна діелектрична проникність, борнівське наближення, бістатичний коефіцієнт розсіяння, слабошерстка границя, метод моментів.

Багацкая О.В. Излучение и рассеяние радиоволн в анизотропных средах. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физикоматематических наук по специальности 01.04.03 - радиофизика. -Харьковский государственный университет, Харьков, 1998.

Диссертация посвящена исследованию взаимодействия электромагнитного поля с анизотропными диэлектрическими средами. Проведено обобщение импедансного метода расчета коэффициентов отражения для анизотропной пластины из произвольного числа однородных слоев одноосного диэлектрика. В билокальном приближении теории сильных флуктуаций получены аналитические выражения для эффективной диэлектрической проницаемости двухфазного композита с произвольно анизотропными малыми включениями. В борновском приближении теории возмущений найдено аналитическое решение для бистатических коэффициентов рассеяния плоской волны на слабошероховатой границе произвольно-анизотропной среды. Методом моментов численно решена двумерная задача рассеяния на поперечнонеоднородном анизотропном включении в однородной анизотропной среде.

Ключевые слова: анизотропная диэлектрическая среда,

импедансный метод, одноосный диэлектрик, билокальное приближение, эффективная диэлектрическая проницаемость, борновское приближение,

бистатический коэффициент рассеяния, слабошероховатая граница, метод моментов.

Bagatskaya O.V. Radiation and scattering of radiowaves in anisotropic media. - Manuscript.

Thesis for a cand. degree of Phys. & Math. Sci. by speciality 01.04.03 -radiophysics. - Kharkov State University, Kharkov, 1998.

The dissertation is devoted to the investigation of interaction of the electromagnetic field with anisotropic dielectric media. The generalization of the impedance method for computation of reflection coefficients in the case of an anisotropic plate consisting of arbitrary number of homogeneous uniaxial dielectric slabs is carried out. The analytical expressions for the effective permittivity of two-phase composite with the arbitrarily anisotropic small inclusions are received in the bilocal approximation of strong fluctuation theory. The analytical solution for the bistatic scattering coefficients of the plane W'ave from slightly rough boundary of arbitrarily anisotropic medium is obtained in Bom approximation of the perturbation theory. Two-dimensional scattering problem on the transversely inhomogeneous anisotropic inclusion in a homogeneous anisotropic medium is solved numerically with the help of the moment method.

Key words: anisotropic dielectric medium, impedance method, uniaxial dielectric, bilocal approximation, effective permittivity, Bom approximation, bistatic scattering coefficient, slightly rough boundary, moment method.