Geometric Wave Engineering: Geometry-Encoded Electromagnetic Direction Finding with a Pseudohyperboloidal Cavity

В этом отчете изложен научный и технический приоритет предлагаемой архитектуры электромагнитного пеленгатора с геометрическим кодированием, основанной на псевдогиперболоидальной (ПГБ) металлической полости. Концепция относится к исследовательской программе «Геометрическая волновая инженерия», в которой геометрия границы рассматривается как независимая переменная обработки волн. ПГБ генерируется из гиперболических меридиональных профилей, смещенных относительно оси вращения. Точечные фокусы каждой меридиональной гиперболы охватывают два внешних фокальных кольца в трех измерениях. Эти кольца представляют собой геометрические точки, а не источники, детекторы или материальные включения. Рабочая гипотеза заключается в том, что гиперболическое распределение нормалей к границе и повторяющиеся отражения, тем не менее, могут создавать привилегированные положения внутренних волн, связанные с повернутым фокальным геометрическим контуром. Предлагаемый трехмерный приемник будет размещать несколько независимо считываемых зондов вокруг экваториального сенсорного кольца и определять направление по результирующей многоспектральной комплексной сигнатуре поля. В отчете проведена независимая проверка трех вычислительных кампаний, проведенных в рамках настоящего исследования, и исключены устаревшие серии разведочных расчетов с низким разрешением. Сопоставленная кампания PHB и линейного управления содержит 90 независимых двумерных одночастотных моделирований Максвелла/FDTD с разрешением 36. Кампания причинно-следственного контроля содержит 243 моделирования для PHB, буквального линейного управления и плавного негиперболического управления равной площади по девяти углам и девяти частотам; две контрольные точки по времени дают 486 строк измерений. Более поздняя выборочная проверка с разрешением 80 сравнивает PHB с пустым пространством и плавным управлением равной площади при f=1,8 для трех распространенных углов падения, с дополнительным резонансным кандидатом только для PHB при -3,75 градуса. Проверяются четыре проверяемых проявления предлагаемого фокального свойства: усиление поля вблизи двух меридиональных уровней y=±R, сильная угловая зависимость реструктуризации поля, передача энергии между верхним и нижним фокально-связанными положениями и различимый двухсенсорный амплитудно-фазовый код. Кампания по причинно-следственной связи Resolution-36 показывает кандидата на фокальную концентрацию, специфичную для PHB, при f=1,8: на более поздней контрольной точке средняя концентрация от фокального центра составляет 33,803, по сравнению с 2,343 для гладкого равноплощадного контроля и 0,498 для линейного контроля. То же состояние PHB демонстрирует монотонный зеркально-симметричный амплитудный код в диапазоне от -30 до +30 градусов. Локальный сегментный декодер восстанавливает слепые знаки углов со средними абсолютными ошибками 1,149 градуса в чистом случае, 1,578 градуса при 20 дБ и 3,014 градуса при 10 дБ на более ранней контрольной точке. Однако все три геометрические конфигурации не проходят заявленный тест на сходимость по времени, и плавное управление становится конкурентоспособным на более поздней контрольной точке. При разрешении 80 пустое эталонное значение численно стабильно. PHB увеличивает сумму амплитуд двух датчиков относительно пустого пространства в 3,59, 2,27 и 2,38 раза при -15, -11,25 и -7,5 градусах соответственно для более строгого сохраненного снимка. При -15 градусах PHB дает нормированное по площади фокальное обогащение G_foc=1,166, в то время как гладкий контроль с равной площадью дает 0,657; отношение обогащения PHB/гладкий контроль составляет 1,78. Это самое сильное на данный момент причинное указание на то, что y=±R являются привилегированными положениями волн в PHB. Тем не менее, последовательные решения CW для резонаторов недостаточно сходятся: амплитуды, фазы, энергии и пространственные профили могут существенно изменяться между запрошенными допусками. Поэтому большой отклик PHB при -3,75 градусах классифицируется как неподтвержденный резонансный кандидат, а не как доказательство. Проверенные данные подтверждают существование информации о пеленге, закодированной в пассивной геометрии, и предоставляют предварительные, зависящие от частоты и угла, доказательства механизма организации фокальной области PHB. Однако они пока не доказывают исключительную причинно-следственную связь с помощью точной гиперболической образующей, численной сходимости, полного трехмерного восстановления азимута/угла места, измерения дальности или характеристик оборудования. Необходимыми следующими шагами являются независимая сходимость CW, подтверждение во временной области, воспроизведение с разрешением 120, тесты с зеркальным углом и полная трехмерная проверка кольца.