任意形状隐身斗篷和电磁旋转器的研究

以无限长超材料任意形状壳为理论模型,研究超材料这种新型人工复合材料。在变换光学中,空间变换可以被认为是材料的变形,变换空间的介电常数和磁导率张量是材料的变形场得到的。通过数值求解拉普拉斯方程,根据光学变换理论,可以获得超材料的材料参数。利用全波仿真的方法仿真二维任意形状的隐身衣,电磁旋转器和集中器。当斗篷的介电常数和磁导率满足理论值时,隐身衣和电磁旋转器表现出完美的隐身和电磁旋转等特性。     

含电子束任意轴对称周期慢波结构色散曲线的数值计算

运用场匹配法，提出一种可求解包含电子束的任意轴对称周期慢波结构TMOn模色散曲线的数值方法；该方法具备较强的通用性和推广性，对设计具有周期性慢波结构的契仑柯夫类高功率微波源器件，有着重要的指导性意义。采用该方法编制了计算波纹波导和盘荷波导色散曲线的Matlab程序，以算例的形式验证了本数值算法的可靠性，计算出的冷腔色散曲线结果与多维全电磁模拟软件的模拟结果作了比对，二者相对误差在1％之内，计算结果准确可靠。由于采用了数值积分算法，在计算波纹波导色散曲线时，该方法与Bessel函数泰勒级数展开法相比具有计算速度快的优点。     

基于属性重要性的加权聚类融合

聚类融合是数据挖掘研究的一个热点.当前相关研究大多没有考虑进行融合的聚类成员的质量,因此较差的成员和噪声会对融合结果产生不良的影响.提出了一种对聚类成员进行加权的融合方法.该方法引入粗糙集理论中的属性重要性度量,根据聚类成员对融合的重要性赋予其权重,生成加权共生矩阵,进而产生融合结果.实验结果表明,提出的方法能较好地处理聚类成员间的质量差异,并能有效地消减噪声对融合的影响,从而得到更好的聚类融合结果.     

一种数值求解慢波结构色散曲线的新方法

运用场匹配法，推导出一种原则上可数值求解任意圆柱轴对称周期结构慢波波导冷腔TMon模色散曲线的方法。采用该方法编制了计算波纹波导和盘荷波导色散曲线的Matlab程序，计算结果与多维全电磁模拟软件结果的相对误差在1％之内。由于采用了数值积分算法，该方法的计算速度比传统的Bessel函数泰勒级数展开法更快。     

并行预处理有限元方法及其在系统级封装结构电磁模拟中的应用

针对系统级封装结构的电磁兼容、信号完整性分析等应用,由于结构的复杂、多尺度和多材料的特性,其大规模电磁问题模拟一直难以实现.本文中,主要展示了基于并行支撑框架JAUMIN研发的高性能电磁计算程序JEMS-CDS及其在系统级封装结构电磁仿真中采用的高效算法.针对系统级封装结构电磁仿真,我们构建了两种预处理技术:区域分解方法与正定矩阵预处理方法.数值模拟结果显示JEMS-CDS程序在百CPU核并行规模上能够实现了近亿未知量的快速迭代求解.针对某天线阵列和射频系统级封装结构,利用JEMS-CDS程序在国产并行机上完成了电磁场并行数值模拟,获得了电磁场的高分辨率结果,支持了电磁兼容性分析、信号完整性分析等应用.     

等离子体天线研究与应用进展

等离子体天线的可重构、雷达隐身和低互耦等特性使它在军事和商业通信领域有广阔的应用前景。在深入阐述等离子体天线的基本原理扣构造形式的基础上,从理论分析、物理实验和计算电磁学仿真三个方面对国内外等离子体天线的研究和应用情况进行细致介绍。并且指出了未来的研究重点和方向。通过对三个方面研究进展的综述,可以为将来等离子体天线的深入研究提供有益参考。     

屏蔽腔内任意高度线缆端接TVS管电路的电磁耦合时域分析

该文基于时域有限差分(FDTD)方法和传输线方程,结合插值技术和牛顿迭代法,提出一种新的时域混合算法,能够快速模拟屏蔽腔内任意高度线缆端接瞬态电压抑制(TVS)管电路的电磁耦合问题,并实现空间电磁场与线缆和电路瞬态响应的同步计算。该算法首先利用FDTD方法结合STL网格剖分技术实现屏蔽腔结构的快速建模以及腔体内空间电磁场分布的准确模拟。然后利用传输线方程结合插值技术建立腔体内线缆的场线耦合模型,结合FDTD方法,迭代求解出线缆上的电压和电流响应。对于线缆端接的TVS管电路,列写电压电流方程,采用牛顿迭代法计算得到电路端口的电压响应。通过与电磁仿真软件的计算结果进行对比,验证了所提时域混合算法的正确性。研究表明,该算法能够很好地应用于屏蔽腔内线缆端接负载的TVS管限幅防护设计。     

抛物方程方法的亚网格模型及其应用研究

该文在抛物方程非均匀网格技术的基础上,提出了抛物方程方法的亚网格模型,并给出了该亚网格模型的具体构建方法,以快速准确地求解大尺度复杂电磁环境中存在关键目标的电波传播问题。通过对存在强散射体的复杂电磁环境中电磁波的分布特性进行模拟,探讨了抛物方程亚网格技术的高效性。结果表明:与细网格相比,亚网格技术使得抛物方程的计算速度提升了4.57倍,网格空间数下降了86.64%,且较非均匀网格具有更高的计算精度。可见,抛物方程的亚网格模型能够极大地提升抛物方程的仿真效率。     

能散度与发射度模块在太赫兹FWTWT模拟中的应用

研制了三维全电磁粒子模拟大规模并行程序 NEPTUNE3D 的能散度和发射度模块,主要用于评估电子出射速度和方向分布对太赫兹折叠波导行波管(FWTWT)性能的影响。将能散度和发射度模块应用到0.22 THz 的 FWTWT 器件粒子模拟中,结果表明：能散度主要通过改变器件束压范围,使其偏离束波互作用共振电压范围,导致器件性能下降;发射度反映电子发射角的发散,同时影响纵向与横向电子速度,电子横向速度的增加导致其更易碰撞通道内壁,使电子总数下降,导致器件性能下降;若束压保持不变,电子横向速度的增加势必导致轴向速度的减小,破坏束波同步条件,导致器件性能进一步下降。     

不同参数超宽带反射面天线系统辐射特性

在超宽带反射面天线设计中,首要问题是馈电天线的方向图与反射器匹配。以往在频域上对反射面天线的研究发现,当馈源天线方向图给出约-11 dB的边缘照射时,反射面天线可实现其最佳性能。在参数化模拟了作为馈源的透射电子显微镜(TEM)喇叭天线方向图特性的基础上,根据反射面天线的频域设计准则,相应地加入合适的超宽带反射面天线,对其远场辐射特性进行模拟计算。为了获得尽可能大的远场辐射场,采用计算机仿真技术(CST)数值模拟软件,在0 GHz~1 GHz频率范围内模拟了以不同参数TEM喇叭天线作馈源的超宽带反射面天线的远场辐射特性,并在时域上对其结果进行分析。模拟结果表明,由于其相位中心的不确定性,作为馈源的TEM喇叭天线无法与反射面天线完全匹配,其沿着反射面天线主轴移动时产生的反射面口径场相位和幅度的变化影响着远场辐射场的变化,TEM喇叭天线的遮挡效应也不容忽视。