基于平面波斜入射的人体信道远场路径损耗建模

人体信道路径损耗计算对植入式通信链路预估具有重要意义。文章利用有耗媒质的电磁场边界条件、反射和透射定理并引入切向等效波阻抗定义,推导出平面波向人体斜入射时各人体组织分界面上的入射角、透射角、反射系数、透射系数、切向等效波阻抗以及各人体组织中的电磁合成波,提出了一种基于平面波向多层有耗媒质斜入射的人体信道远场路径损耗解析模型。然后以植入在肌肉为例,计算了TM波和TE波在5个常用工业通信频率以不同角度斜入射的人体信道电磁场分布与路径损耗,结果显示,电磁波在入射面的反射是影响人体信道路径损耗的关键因素,当频率在1.4 GHz附近时总路径损耗最小,TM波性能优于TE波,且当入射角小于等于30°时,总路径损耗基本保持不变。最后采用COMSOL Multiphysics建立了有限元仿真模型验证解析模型,二者结果高度吻合,最大误差仅为0.039,有力证明了解析模型的正确性和有效性。     

超宽带电磁波的穿墙传播特性研究

研究在介质中超宽带电磁波的传播特性,主要是利用时域有限差分法对墙体建模,研究超宽带电磁波穿透墙体后的透射波形的变化。通过计算,理论推导了电磁波垂直入射墙体的透射系数和反射系数。通过Matlab软件的仿真,研究了超宽带电磁波的穿墙特性,展示了信号在穿墙过程中经历的时间延迟,幅度衰减,波形失真,并且研究了发射信号的频率、墙体的相对介电常数、电导率和厚度对透射波的影响,以及对反射系数和透射系数的影响。     

多分层介质中平面电磁波的传播特性分析

多分层介质中平面电磁波的传播和散射是一个重要研究课题。在电磁波正入射,各区域均由双轴介质组成情况下,用代数方法对多分层介质中平面电磁波的传播特性进行分析,用波阻抗法和等效传输原理计算出了各层介质的反射系数和透射系数的理论公式。结果表明代数方法易于理解但是计算量较大,波阻抗法计算量降低了一半。     

多层介质平板结构的传输线等效面模型及相位修正算法

针对电大复杂多层介质结构目标电磁散射特性分析与应用对计算资源和效率的需求,提出了基于传输线理论的等效面模型,推导了相应的相位修正算法,实现对此类目标散射特性的快速准确预估.等效面模型将多层介质平板结构等效为平面,基于传输线理论,采用电路分析中常用的网络分析方法计算该平面的反射系数与透射系数,并通过引入多层介质结构厚度、入射和观测方向等信息实现对反射系数与透射系数的相位修正.仿真结果验证了该文方法的正确性和高效性.      

SO-FDTD法计算磁化等离子体层的反射透射系数

从磁化等离子体的介电系数张量出发,推导出电磁波垂直入射磁化等离子体层且背景磁场沿入射方向情况时的移位算子(Shift operator,SO)FDTD迭代公式.应用该方法计算了磁化等离子体层的反射透射系数,其结果和应用传播矩阵(Propagation Matrices,PM)法及Appleton方程的计算结果符合得很好.最后,分析了背景磁场对磁化等离子体层中两个本征波即左旋和右旋波传播带的影响.     

宽带天线罩和雷达吸波材料的优化计算

利用Dixon优化算法优化各介质层的厚度,并采用多层结构,使在确定的频率点上天线罩对电磁波有很好的透射特性,雷达吸波材料有较强的吸收特性;而且达到宽频带的要求。计算结果表明,优化的天线罩对固定频率的电磁波的透射系数的幅值接近最大值1,而附在金属表面的雷达吸波材料对固定频率的电磁波的反射系数的幅值接近最小值0;并且随着介质层数的增加,频带明显展宽。     

利用表面电磁波进行能量分配的研究

研究了二维分界面上的表面电磁波,推导得出二维分界面上TE表面电磁波的电场强度、磁场强度和能流密度的表达式,得到分界面上表面波的存在条件,根据总能流把分界面分为左手分界面和右手分界面,对二维分界面上表面电磁波的传播进行仿真,最后提出利用表面电磁波进行能量分配,并给出了仿真结果.     

电磁波在磁化等离子体上的反射特性研究

研究了垂直入射的平面电磁波在分层均匀磁化等离子体中的传播规律,对包覆在金属平板表面的一维线性非均匀磁化等离子体层的反射系数进行了数值计算,并对计算结果进行了讨论。     

二维fBm分形分层介质粗糙面电磁波透射特征研究

该文运用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的电磁波透射问题,推导出不同极化状态的透射波散射系数公式。采用二维fBm分形粗糙面来模拟实际的分层介质粗糙面,结合其功率谱导出了平面波入射时的透射系数计算公式。通过数值计算得到了HH极化状态下二维fBm分形分层介质粗糙面透射系数随透射波的散射角变化的曲线,分形特征、基本特征、随频率变化的特征。结果表明分维、底层介质介电常数、中间介质介电常数和厚度、粗糙面参数及入射波频率对透射系数的影响是非常复杂的。     

光波在具有柱状结构的双折射薄膜中的传输特性

根据电磁场理论的矩阵分析方法推导了光波在具有柱状结构的双轴薄膜中的反射系数、透射系数和相位关系等光学特性.这些关系包含了界面处的多点反射,可以推广到一般的各向异性的多层膜系统.给出了各向同性入射媒质-双轴各向异性膜层-各向同性基底薄膜系统的计算结果,验证了该计算方法的可行性,为双折射多层膜结构及其器件的理论分析和设计提供了理论参考.     

多层圆筒屏蔽特性计算中的矩阵法

采用矩阵方法分析多层圆筒屏蔽体对内部场的屏蔽特性。对位于屏蔽空间中心的激励沿径向传播的电磁波进行了研究。考虑了多层圆筒屏蔽体的直径、各个屏蔽材料层的媒质参数以及屏蔽层的厚度。分析了在屏蔽空间内到达多层圆筒屏蔽体的电磁波以及穿过多层圆筒屏蔽体的电磁波。利用麦克斯韦方程在各个圆筒屏蔽层的分界处的边界条件,建立相应的矩阵方程。利用矩阵之间的关系,给出了任意多层圆筒屏蔽体的反射系数、屏蔽系统及屏效的完整形     

人体通信模型与信道特性研究

建立了基于人体多层组织结构的人体通信系统模型.利用人体的波导效应,直接将电磁信号耦合到人体.采用FDTD算法从电磁场与人体交互作用的角度仿真了人体通信的信道特性.结果表明,450～750 MHz和1～1.2 GHz是人体通信的两个最佳通信频段;合理选择收发机的结构,包括电路板尺寸、电极距离和大小,可以有效提高通信效率.分析人体通信电场的传输机制发现,信号沿着人体表面向四周爬行,因此接收机放在人体表面的任何一个位置均可接收信号.     

电磁波斜入射到等离子体中反射特性分析

结合等离子体隐身技术在飞行器上的应用,讨论了电磁波斜入射到分层均匀的非磁化等离子体中的反射情况。根据波阻抗匹配原理,推导并得出了多层等离子体覆盖金属平板的反射系数。在不同等离子体电子密度分布下,当入射电磁波频率变换时,应用数值分析的方法得到了反射损耗随入射角变化和等离子体温度变化的规律,为等离子体隐身技术在飞行器和导弹上的应用提供了一定的依据。     

垂直入射大地回波特性测量方法与实验

针对垂直入射区雷达大地回波的特性,利用S波段和8 mm波段线性调频连续波雷达散射计,开展了农田和沙地2种地形的回波测量实验,获取了2种地形在S波段和8mm波段的垂直入射区回波数据,给出了地面反射系数和散射系数的计算方法,并利用该方法由测量回波数据得出了2种地形在S波段和8 mm波段的反射和散射系数.该结果为雷达高度表和微波遥感等系统提供了设计依据.     

1维光子晶体中TM波的传输公式及其辨析

为了得到1维光子晶体中TM波的传输公式,采用传输矩阵的方法和电磁波的边界条件,推导出TM波在介质层中的特征矩阵及其反射系数和透射系数公式。结果表明,用TE波反射系数和透射系数公式做代换的方法不能得到正确的TM波的反射系数和透射系数公式;对推导出TM波的反射系数和透射系数公式进行了分析,由TM波的反射系数和透射系数公式得出的光强透射率和反射率满足能量守恒;并且推出的TM波反射系数公式不仅能够反映反射波与入射波的数量关系,且能够反映反射波与入射波的位相关系。这些结果对研究1维光子晶体中TM波的传输性质是有帮助的。     

电磁波多层媒质传播的[C]网络新理论

本文讨论电磁波在多层媒质中传播的反射和折射。将电磁波斜入射到媒质突变的平面边界作为基本模型,推广到垂直入射和导体、磁体边界等多种情况。本文将电磁波传播和网络理论有机结合,创新地提出多层媒质的[C]网络理论,从而把困难的多层媒质传播转化为[C]矩阵级联,概念简单,结果统一。文中还给出了具体实例。     

Characterization of Scattering Parameters Near a Flat Phantom for Wireless Body Area Networks

In this paper, the scattering parameters of two dipoles placed closely to a flat, homogeneous, biological tissue are characterized in the 2.4-GHz band. The impact of the presence of a flat phantom and of the height of a dipole above the phantom on the reflection coefficient is analyzed through measurements and simulations. The effect of the type of tissue on the reflection coefficient is also investigated by performing simulations for a range of relative permittivity and conductivity combinations spanning the whole range of human tissues at 2.4 GHz. A semiempirical path loss model, validated by measurements and simulations, is presented for wireless communication, for antenna heights from 2 mm up to 5 cm and antenna separations from 10 to 50 cm. Also, the influence of the relative permittivity and conductivity on the path loss is modeled, leading to a range of possible values and lower and upper boundaries for the path loss as a function of the antenna height. The combination of the range with the boundaries results in a best-case and worst-case path loss model for wireless body area networks. The models are validated with measurements on the torso of a human.     

多层双各向同性媒质中电磁波的传输特性

用不对称传输线模型分析了平面电磁波垂直入射于多层双各向同性媒质的反射和透射问题，导出了形式上较简单的计算多层双各向同性媒质界面反射和透射系数公式。为了便于和已有的文献结果相比较，给出计算实例，结果表明，用此公式得出的结果和文献结果一致，为计算多层双各向同性媒质的反射和透射带来方便；同时，对双各向同性媒质，非互易参数和手征参数的改变对反射和透射系数都有较大的影响。     

Reflection, coupling and absorption of plane waves incident on anintegrated circuit

Exact analytical expressions are given for the plane-wave complex reflection coefficient as a function of frequency at the air-dielectric interface of a three-layer model for an integrated circuit. Numerous curves are presented, exhibiting the nature of wave reflection from and power absorption by the integrated-circuit model. Expressions for those components of the electromagnetic field that can couple to the microcircuits also are given. Numerically computed results depend on both the angle of incidence and polarization of the incident plane wave as well as the electrical thickness and loss of the dielectric (silicon-substrate) layer