Abstract-Electromagnetic field modal expansion is traditionally an effective technique for solving Maxwell's Equations for numerous high-frequency engineering problems. In this paper, an alternative form of electromagnetic field representation is described. It is based on the Riemann-Silberstein vectors, which are a linear combination of the electric and magnetic field vectors. Utilizing such combination in homogeneous space, Maxwell's Equations are converted into a system of two independent equations. Under these circumstances, each vector describes the total electromagnetic field of an ideal circular polarization. Electromagnetic fields are simply expressed in the form of the Riemann-Silberstein vectors using the helical coordinate system and special functions, which form a set of generalized spherical harmonics. The new representation of vector spherical harmonics differs in simplicity and symmetry while having a more physically apparent expression. The amount of computational work is reduced due to the initial independence of the Riemann-Silberstein vectors. The purpose of this paper is to show the efficiency of a new approach that is based on Riemann-Silberstein vector field representation and spherical wave expansion.

No abstract

Аннотация. В работе представлены результаты решения задач векторного расчета электромагнитных полей и оценки эффективности электрически больших зеркальных антенн и лучеводов с применением векторов Римана-Зильберштейна. Актуальность задачи вызвана необходимостью создания больших антенн дальней космической связи с лучеводными трактами, электромагнитный расчет которых традиционно вызывает сложности и требует наличия мощных ЭВМ для получения достаточно точного решения. Проведены исследования влияния кожуха и неидеальностей зеркал лучевода и зеркальной антенны на их эффективность, что позволяет повысить точность расчетов и определить требования к зеркалам и кожухам для минимизации искажений. Показано, что для задач анализа системы рассеивающих структур достаточно учитывать лишь один вектор Римана-Зильберштейна для получения полного поля. Теоретические результаты расчета характеристик двухзеркальной антенны подтверждаются экспериментом. Ключевые слова: антенны, апертурные антенны, векторы Римана-Зильберштейна, вычислительная электродинамика, излучение волн, лучевод, сферические гармоники, электромагнитное поле.

No abstract

No abstract