混合颗粒媒质电磁波动理论

本文给出了混合颗粒媒质的定义,并推导出媒质中平均电磁波与散射电磁波所满足的方程。在稀疏媒质情况下,对方程进行了化简。作为所建立理论的一个实际运用,我们推导出求解复合材料等效介电常数的公式,其计算值与实验值符合很好。     

N阶色散媒质的FDTD法与数字信号处理技术

提出了一种新的N阶色散媒质的时域分析方法,并将其表征为一组无限冲击响应滤波器,将色散媒质在FDTD中的表述问题转化为数字滤波器(IIR)的设计问题.改进FDTD能分析处理与频率有关的电磁场问题.为验证此方法的有效性和可靠性,用此方法计算了高斯平面波脉冲入射N阶色散媒质的情况,计算结果与解析值非常吻合.     

N阶色散媒质的FDTD法与数学信号处理技术

提出了一种新的Ｎ阶色散媒质的时域分析方法,并将其表征为一组无限冲击响应滤波器,将色散媒质在ＦＤＴＤ中的表述问题转化为数字滤波器（ＩＩＲ）的设计问题。改进ＦＤＴＤ能分析处理与频率有关的电磁场问题。为验证此方法的有效性和可靠性,用此方法计算了高斯平面波脉冲入射Ｎ阶色散媒质的情况,计算结果与解析值非常吻合。     

色散媒质中采用Z变换的ADI-FDTD方法

基于Z变换方法将ADI-FDTD推广应用于色散媒质,得到了二维情况下色散媒质中的迭代差分公式,同时给出了一种采用ⅡR滤波器结构来减少存储量的方法.本文方法适合于任意M阶色散媒质,最后,给出了一个算例,数据仿真结果表明,本文的算法与传统色散媒质中的FDTD相比,在计算结果吻合的情况下,存储量相当,计算效率却更高,时间步长仅仅由计算精度来决定.     

含强散射体的随机混合媒质的等效电磁参数

本文将只能分析两种电介质的广义多重散射理论推广到(n+1)种电磁混合介质的情况,并在此基础上导出了椭球状粒子的混合随机媒质的等效电磁参数ε_(ell)和ε_(ell)的计算公式,在一定程度上解决了含有金属粒子等强散射场的混合随机媒质问题。讨论了本文理论与其他理论的关系。理论计算值与实际测量数据吻合较好。     

左手媒质的阻抗边界条件

从Maxwell方程出发,研究了平面波入射到空气和左手媒质的分界面上时,界面附近的电磁场,并将电场和磁场的关系表示为阻抗边界条件表达式,然后与右手媒质的阻抗边界条件进行对比,指出其形式上的统一和计算公式的区别。在此基础上,对多层媒质引用传输线法进行分析,并采用其给出的多层媒质的反射系数计算公式,计算了多层媒质内包含左手媒质时的表面反射系数,并对多层媒质包含左手媒质和右手媒质的情形进行了对比,研究了其反射系数幅度和相位的异同。最后将边界条件应用到阻抗半平面的散射场的计算中,探讨了平面波入射到单面涂敷左手媒质的阻抗半平面上时的散射场,并对场的计算公式作了简单分析。     

手征媒质反射特性仿真计算

手征媒质是双各向同性媒质的一种,其手征参数具有可调性。首先,在标准粒子群 算法(PSO)和模拟退火（SA）算法的基础上进行了改进,并利用混合算法优化设计手征参数 及媒质 厚度,以在给定的频率范围内获得较高的吸收率。然后,仿真计算了某一个参数取不同值而 其它参数固定情况下电磁波垂直入射到手征媒质时的反射系数。结果证明,只有在最优化参 数条件下才可以在频带内获得较理想的吸收率和反射系数。     

等效媒质理论对光子晶体结构负折射的预测

我们利用等效媒质理论对在空气中以正方晶格排列的二维光子晶体结构的负折射的实现进行了预测。根据FDTD的模拟结果,由Snell定律验证了理论计算的参数的正确性。结果表明,使用等效媒质理论可以对所需要的折射率值进行比较准确的预测。通过利用等效参数的计算结果可以对结构在不同频段表现的电磁特性加以有效利用。     

绕于芯棒上的电流环在多层环状媒质中的电磁响应

本文严格导出了绕于任意多层同轴芯棒上的电流环在多层同轴媒质中所产生电磁场的解析解．芯棒和各层媒质中的介电常数、磁导率和电导率均同时考虑在内,所得公式具有普遍意义,场解为含复宗量贝塞尔函数的广义积分．计算中取芯棒的电导率为零时,可得到绕于绝缘芯棒上电流环所产生的电磁场,其结果与磁偶极子点源场对比,场值差别一般在1％以内,证实了公式与计算方法的正确性．最后,通过计算考察了金属芯棒的影响．     

FD－TD法计算色散媒质中埋入异常体的电磁散射

本文论述了ＦＤ－ＴＤ法用于计算地下浅层目标的电磁散射问题。推出了Ｄｅｂｙｅ型色散媒质中ＦＤ－ＴＤ法的迭代公式和吸收边界条件。通过将ＦＤ－ＴＤ法计算的结果与其它结果相比较，证实了该方法计算有耗媒质中电磁场问题的有效性。对瞬态脉冲在色散媒质中的传播特性进行了讨论。分别计算了典型地下目标的散射波形和波形堆积图。     

频域Mur条件差分近似的构造和应用

本文构造了Mur条件的频域有限差分近似。结合推导的非均匀、各向异性媒质中有限差分方程,可以有效、方便地计算电大尺寸复杂媒质体的电磁散射问题。运用稀疏矩阵压缩存贮技术和迭代求解算法,大大减少了所占用的计算机内存,与矩量法相比计算时间也大为减少。文中计算了几种媒质情况上圆柱和方柱的雷达散射截面,并与已有数据作了比较,结果一致性较好。     

有界随机媒质的边界效应

本文运用强扰动波动理论推导了半空间强扰动随机媒质中平均电磁波所满足的方程,且在小尺度扰动下,给出了媒质的等效介电常数。分析和计算结果表明:在媒质分界面处存在一过渡层,在该过渡层中,分界面对媒质的等效介电常数有较大影响,在计算电磁波在有界随机媒质边界处的反射和折射时必须加以考虑。     

FD—TD法计算色散媒质中埋入异常体的电磁散射

本文论述了ＦＤ－ＴＤ法用于计算地下浅层目标的电磁散射问题。推出了Ｄｅｂｙｅ型色散媒质中ＦＤ－ＴＤ法的迭代公式和吸收边界条件。通过将ＦＤ－ＴＤ法计算的结果与其它结果相比较，证实了该方法计算有耗媒质中电磁场问题的有效性。对瞬态脉冲在色散媒质中的传播特性进行了讨论。分别计算了典型地下目标的散射波形和波形堆积图。     

色散媒质覆盖导电体的瞬时散射

本文提出了修正的时域有限差分法（ＦＤＴＤ）来分析计算色散媒质中瞬变场问题，并采用普郎尼近似法使时域卷积可转化为违推计算，是充分利用现代计算机技术解决时域和宽带电磁场问题的一种有效手段。同时运用此方法对色散媒质中及色散媒质覆盖的导体目标瞬时域散射场进行了计算和分析，直观可靠地反映了其特性，并与传统的（非色散）ＦＤＴＤ方法计算的结果进行了比较，差别是显而易见的，为此必须重视色散媒质对瞬变场分析的影响。     

有耗媒质的PML技术及其在目标探测中的应用

完全匹配层是近年来迅速发展起来的一种非常有效的吸收边界,本文进一步将非分裂完全匹配层技术扩展到有耗有媒质,并将它与时域有限差分法一起用于研究有耗媒质中的目标探测问题,文中具体讨论了计算模型、天线加载以及完全匹配层媒质参数的选取;详细分析了收发天线以及收发天线与有耗媒质之间的相互耦合关系,最后给 耗媒质中存在空洞、金属管等散射体时,天线在媒质表面扫描所得的波形图,本文中的方法和模型更接近实际。可用于     

浅层地下目标时域电磁散射问题的数值模拟

本文用时域有限差分法(FD-TD法)计算了浅层地下目标的时域电磁散射。在地下色散媒质的参数r()和r()都是以Debye方程表示时,推出了FD-TD法的迭代分式,并给出了相应的吸收边界条件。通过将FD-TD法计算的结果与其它结果相比较,证实了该方法对计算有耗媒质中电磁场问题的有效性。对瞬态脉冲在色散媒质中的传播特性进行了讨论。分别计算了典型地下目标的时域散射波形和波形堆积图。     

颗粒媒质等效电磁参数的研究

本文根据强扰动理论,导出了随机取向颗粒混合媒质等效电磁参数的计算方法。将这一理论应用于吸波材料的研究,找出了吸收剂粒子的最佳外形;获得了多粒子外形铁氧体吸波材料等效介电常数和等效磁导率的计算公式。测试数据表明,理论计算与实际测量值吻合得很好。     

优化算法在手征媒质中的应用研究

由于手征媒质的手征参数可调性,使它成为一种新型的吸波材料,在减缩目标雷达散射截面方面有巨大的应用前景.文中运用传输线法分析了金属衬底上涂敷手征媒质的反射特性,计算了手征参数对手征媒质反射特性的影响;然后基于非均匀有理B样条建模,采用物理光学法比较了目标涂敷常规吸波材料与手征媒质时的雷达散射截面,结果说明了手征媒质减小反射电磁波的效果更好;最后运用粒子群算法和模拟退火算法在给定的范围内优化手征参数,并计算了在此参数下目标的散射截面.     

N阶色散媒质的瞬态散射特性

本文提出了Ｎ阶色散媒质瞬态特性的时域分析方法，结合Ｚ变换对常规的时域有限差分（ＦＤＴＤ）法进行了修正，改进后的ＦＤＴＤ法能分析和与频率有关的电磁场问题，具有方法简洁、易实现等优点。为验证此方法的有效性和可靠性，对Ｎ阶色散媒质的反向系数进行了分析与计算，并与已知的解析结果进行了比较，同时，采用此时域方法对Ｎ阶色散媒质和导体覆盖Ｎ阶色散媒质散射场进行了计算和分析。     

负折射率媒质覆盖导体柱散射特性的FDTD分析

利用时域有限差分(FDTD)方法研究了负折射率媒质覆盖二维导体目标的散射特性.从负折射率媒质的本构关系出发,给出了描述负折射率媒质场与流的微分方程组,将其离散得到用于FDTD计算的递推表达式.对TM波季直入射时的仿真结果的分析表明,适当选取媒质参数,负折射率媒质覆盖层可以显著减少雷达目标的电磁回波能量.由于模拟的负折射率媒质是匹配介质,其吸波性能要明显优于等离子体.