多层平板屏效计算中的等效传输线法

讨论了多层平板屏效计算中的等效传输线法。定义了不同传输线间的反射系数与透射系数,求出了反射系数和透射系数表达式。文中透射系数的定义是对传线基本理论的有益补充。     

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。     

植入式人体通信中电磁波在不同组织分界面上的传播特性研究

通过计算电磁波在不同人体组织分界面的入射情况,研究人体信道电磁波跨越不同组织分界面时的传播特性.文章首先利用电磁场边界条件推导均匀平面电磁波向单层与多层导电媒质入射时的反射系数、透射系数及电磁波表达式;然后以人体手臂为研究对象,采用4阶Cole-Cole模型获取10 Hz~100 GHz人体组织介电参数,计算向单层、多层组织入射时各个分界面上的最大入射角、反射系数、透射系数与平均能流密度,结果显示,垂直入射是电磁波透射多层人体组织的主要路径,皮肤与空气分界面的反射系数最大,频率小于1 MHz或大于10 GHz的电磁波能量比较难在人体内外传播,电磁波平均能流密度传播随频率呈带通特性,带宽及中心频率与器件植入位置有关等;最后采用COMSOL Multiphysics建立电磁波向3层人体组织垂直入射的有限元仿真模型,仿真结果与理论计算结果相比误差小于0.000 08,验证了理论推导与计算的正确性.     

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.     

双轴各向异性介质特征参数的测试模型

介质参数测试的关键理论步骤是求解相应的电磁逆问题。本文利用等效传输线法导出了已知双轴各向异性电磁材料复介电常数张量ε^-和复磁导率张量μ^-，计算出反射系数和透射系数（正问题）的理论公式后，提出了一种新的求解逆问题的理论方法。由介质对正入射TE、TM波的反射系数与透射系数，可用公式直接反演得到ε^-和μ^-的复分量εx、μy和εy,μx然后利用介质对斜入射TE、TM波的透射系数由大为简化的反演算法迭代求解它们的z分量εz和μz。计算机模拟实验给出了比较理想的结果。     

副面修正卡塞格伦天线设计中的几个问题

本文根据几何光学理论,介绍了副面修正双反射面天线组合馈源相位中心的计算方法.并利用并矢反射系数,导出了包括差波束在内的副面散射场及天线口径分布,因而解决了副面修正天线性能参数的计算问题.     

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。     

手征材料涂覆导体目标电磁散射特性的PO分析

从Maxwell方程出发 ,推导出平面波照射下手征介质涂覆导体目标表面等效电磁流的一般表达式 ,并基于切平面近似 ,给出了计算手征介质涂覆导体目标电磁散射的物理光学 (PO)解。在此基础上 ,计算了T形结构及锥柱结构的散射特性 ,分析了手征材料参数对电磁散射的影响 ,得到了一些有益的结果。为电大尺寸手征介质涂覆导体目标电磁散射特性的快速估计提供了一种有效的手段     

三维导体介质复合结构电磁辐射与散射的MLFMA分析

利用多层快速多极子方法(MLFMA)分析三维导体介质复合结构的电磁辐射与散射特性.根据等效原理,介质表面构造Poggio-Miller-Chang-Harrington-Wu(PMCHW)方程,导体表面建立电场积分方程(EFIE).分析了含介质目标MLFMA算法中远区组矩阵矢量相乘运算以及有耗媒质空间中格林函数的平面波展开.利用该方法研究了涂敷目标电磁散射特性以及天线罩对直线阵天线辐射特性的影响.MLFMA的应用降低了计算量和存储量,实现了对电大尺寸目标快速、准确的求解.     

多层介质PTR的矩阵方法

从介质层的特性矩阵出发,导出了多层介质热波透射系数和反射系数的矩阵计算公式,并由此推出多层样品光热辐射信号的表达式。给出的两个三层样品的计算结果与实验值符合得很好。     

介质涂敷电大腔体电磁散射IPO研究

将迭代物理光学法(IPO)推广应用于研究具有非完纯导电边界的电磁散射问题,建立了相应的理论模型,并应用到内壁涂敷介质的电大尺寸腔体的电磁散射特性分析中。在每一次IPO迭代步骤中,应用Fresnel反射系数计算出介质表面总场。通过多次迭代,求出腔体内壁上稳定的电磁场分布,进而计算出腔体的电磁散射特性。数值结果表明了这种扩展的IPO方法的在分析电大尺寸介质涂敷目标中的正确性和高效性。     

Scatteration and Absorption Characteristics of Multilayered Gratings Embedded in a Dielectric Slab*

A rigorous and simple method of analyzing scattering and absorbing characteristics of multilayered gratings embedded in a dielectric slab has been proposed. The method combines a generalized scattering matrix with a lattice sums matrix and a T-matrix of an isolated single cylinder instead of the aggregate T-matrix. The validity of the present method has been confirmed by several numerical experiments and comparisons with other published results. Numerical examples show that the absorbing characteristics become very complex and are not linear with the decreasing of cylinders’ conductivity, when the arrays are stacked to a multilayered structure and are embedded in a dielectric slab.     

多层非线性介质板的电磁反射和传输

本文根据由Volterra泛函级数理论所得到的非线性介质中的色散关系,讨论了单色平面波斜入射多层平板非线性介质的传输问题;导出了反射率和透射率的一级近似公式;对非线性单层和具有周期性的双层介质板进行了数值计算;最后讨论了非线性介质对电波传播特性的影响。     

Analysis of multilayered periodic structures using generalizedscattering matrix theory

The use of generalized scattering matrix theory is proposed as a fast, efficient approach for analyzing multilayer structures where in each layer is either a diffraction grating or a uniform dielectric slab, and all grating layers have the same periodicity. The overall scattering from the structure is determined by first evaluating a matrix of scattering parameters for each individual layer and then forming a scattering matrix for the entire structure by a procedure analogous to the cascading of networks in circuit theory. Higher-order spatial (Floquet) harmonics, including nonpropagating modes and cross-polarized fields, are taken into account as necessary. The approach is illustrated by computing the reflection coefficient of a multilayered resistive strip grating as a function of frequency     

Full-wave analysis of dielectric frequency-selective surfaces using a vectorial modal method

A novel vectorial modal method is presented for studying guidance and scattering of frequency-selective structures based on lossy all-dielectric multilayered waveguide gratings for both TE and TM polarizations. The wave equation for the transverse magnetic field is written in terms of a linear differential operator satisfying an eigenvalue equation. The definition of an auxiliary problem whose eigenvectors satisfy an orthogonality relationship allows for a matrix representation of the eigenvalue equation. Our proposed technique has been applied to the study of lossy all-dielectric periodic guiding media with periodicity in one dimension. This method yields the propagation constants and field distributions in such media. The reflection and transmission coefficients of a single layer under a plane-wave excitation can be obtained by imposing the boundary conditions. Study of the scattering parameters of the whole multilayered structure is accomplished by the cascade connection of components as characterized by their scattering parameters. Results obtained with this method for the propagation characteristics of a one-dimensional periodic dielectric medium are compared with those presented by other authors, and results for the scattering of several dielectric frequency-selective surfaces (DFSS) are compared with both theoretical and experimental results presented in the literature, finding a very good agreement. A symmetrical band-stop filter with a single waveguide grating is also demonstrated theoretically.     

HIGHER ORDER ITERATIVE APPROXIMATION OF EM WAVE PROPAGATION IN A MULTILAYER NONLINEAR SLAB

Based on the nonlinear dispersive relation for fundamental frequency, reflection and transmission from a multilayer nonlinear slab is discussed when a plane wave is obliquely incident on it. The higher order iterative approximations of reflectivity and transmittivity are derived. Some calculations are made on a single-layer slab and a two-periodic multilayer slab, which is composed of two different nonlinear dielectric plates. It was concluded by some discussions about the influences of nonlinearity to EM wave propagation.     

改进的IPO与FEM混合法分析复杂电大腔体电磁散射

对传统的迭代物理光学法(IPO)进行了改进,使之适合于分析具有非完纯导电边界的电磁问题,并与矢量有限元方法(FEM)相结合,对内壁涂敷介质的具有复杂终端结构的电大尺寸腔体的电磁散射特性进行分析.通过Fresnel反射系数,利用IPO方法处理腔体内壁比较平滑的介质涂敷区域,在结构复杂的终端区域,利用FEM进行分析.利用交界面上场强连续条件实现两个区域之间的电磁耦合.通过迭代,计算出腔体内部稳定的电磁场分布,进而获得整个腔体的散射特性.由于在介质涂敷附近区域避免了FEM处理过程,从而可以节省大量计算时间和内存消耗.     

粗糙面与导弹目标复合电磁散射仿真计算

提出了一种求解粗糙面和三维目标复合电磁散射问题的通用仿真方法。将描述粗糙面上电磁波反射的基尔霍夫-赫姆霍兹方程与目标表面的电场积分方程相结合,得到新型的混合方程,进而采用矩量法求解,通过数值算例验证了该方法的精度和效率。采用此方法研究了两种典型导弹目标与粗糙面的复合散射特性,分析计算结果可得:粗糙面粗糙度参数对复合散射特性有着重要的影响作用。     

基于高频混合方法的海上目标电磁散射特性分析

三面空腔反射器是一种特殊的反射结构,空腔内的多次散射是形成其雷达散射截面(RCS)的主要贡献之一。该文在计算机图形学裁剪的基础上,改进了现有的区域投影方法,结合物理光学法和阻抗边界条件,分析了正确处理目标几何结构的遮挡和消隐之后三面空腔反射器内的多次散射机理。最后,将阻抗边界条件扩展到海上环境,对两类带有反射器结构的海上舰船简化模型进行了RCS计算与分析。结果表明,海面与目标之间以及目标内部的多次散射作用在一定情况下可形成明显的散射特征。     

一种隐身目标电磁散射特性的计算方法

针对空空导弹无线电引信,用广义的雷达有效散射截面(CRCs)描述隐身目标近场散射特性.对覆盖吸波涂层的目标,以组合的三角形平面单元拟合目标的几何外形.利用物理光学法和物理绕射理论[1]计算目标每一单元的散射场和绕射场.考虑目标上的二次反射,计算无线电引信接收天线径上的目标电磁散射场.无线电吸波涂层目标的反射系数采用迭代方法计算,其方法可适用于具有任何类型电磁参数涂层的目标.以长空靶机和靶5目标为例,计算了其近场散射特性,为无线电引信设计提供参考依据.目标近场电磁散射特性的计算方法适用于隐身目标和非隐身目标.