横向沙丘表面与上方矩形截面柱复合电磁散射的FDTD研究

分别使用指数型分布和高斯型分布表示沙漠表面的高度起伏状况,采用蒙特卡罗方法模拟横向沙丘表面和沙丘与沙丘间平坦沙漠表面,运用Herkelrath提出的土壤湿度与介电常数的通用式计算沙土的介电常数,选用FDTD数值计算方法分析高度起伏均方根、入射角度、目标长度、目标宽度、目标高度、横向沙丘的高度和横向沙丘迎风坡坡底到坡顶的水平距离的变化对散射系数的影响,得到横向沙丘表面与上方目标的复合电磁散射特性。分析了粗糙面为指数型分布和高斯型分布时散射系数的角分布曲线的不同之处。     

一维指数型导体粗糙面与其上方矩形截面柱的复合电磁散射研究

采用Monte Carlo方法模拟了一维指数型导体粗糙面,运用矩量法研究了一维指数型导体粗糙面与其上方矩形截面柱的复合电磁散射。通过数值计算得到了复合散射系数随散射角和入射波频率的变化曲线,讨论了粗糙面高度起伏均方根、相关长度、矩形截面中心距粗糙面的高度、矩形截面长、矩形截面宽、入射波频率对散射系数的影响,得出了一维指数型粗糙面与其上方矩形截面柱的复合电磁散射特征。结果表明,粗糙面高度起伏均方根、相关长度、矩形截面中心距粗糙面的高度、矩形截面长、矩形截面宽、入射波频率对复合散射系数的影响是比较复杂的。     

草地环境电磁散射特性研究

研究了草地环境的电磁散射特性,以二维高斯粗糙面建立了草地环境分层结构。建立了鲜草和土壤的有效相对介电常数模型,绘出了鲜草、土壤有效相对介电常数随入射波频率的变化曲线,并总结了鲜草、土壤相对介电常数随入射波频率变化的规律。采用考虑了分层之间多次散射的微扰法(Small Perturbation Method, SPM)计算了鲜草含水量、土壤湿度、土壤层粗糙度及鲜草层粗糙度对草地环境后向电磁散射的影响。仿真结果表明,鲜草的含水量、土壤湿度、土壤层粗糙度及鲜草层粗糙度对草地的后向散射有不同程度规律性的影响。研究成果为草地粗糙度、地区的干旱程度以及是否有人畜活动痕迹的判断提供了理论参考。     

多薄膜层材料近旁轴激光波束散射及影响因素分析

研究了多种材料、涂层及多层介质薄膜近旁轴激光波束入射下的散射特征.数值计算不同材料,不同极化方式和入射角的激光波束单、双站散射系数.并分析不同材料物性参数、激光波束束腰半径和入射角对材料散射系数的影响.计算结果表明,金属较介质材料单、双站散射系数大,材料的介电常数、高度起伏和相关长度影响散射系数显著;对介质薄膜材料,多层介质薄膜较单层后向散射系数小9.21dh;改变入射角度时,离轴激光波束对介质单多层薄膜材料散射系数影响都较小;且波束束腰半径和入射波长相比拟时,激光波求散射较强,波束求腰半径远大于入射波长时,波束逐渐趋向于平面波.     

横向沙丘表面电磁散射的时域有限差分法研究

空对地海目标的监测、识别是用电磁波与处于地海环境中的目标相互作用的散射和辐射来获取信息、制导和目标截获的,为了满足地海环境中目标的监测、识别的需要,首先要研究地海环境的电磁散射特性;应用指数型分布粗糙面模拟横向沙丘表面的高度起伏情况,采用蒙特卡罗方法模拟横向沙丘迎风坡、背风坡表面以及沙丘之间的平坦沙漠表面,使用Herkelrath提出的土壤湿度与介电常数的通用式计算沙土的介电常数,运用FDTD计算方法研究了横向沙丘的电磁散射特性,得到了散射系数的角分布曲线;数值计算了沙丘坡顶高度,沙丘迎风坡与背风坡坡底到坡顶的水平距离,沙丘坡顶间间距,入射角度以及沙土湿度对散射系数的影响;计算结果表明,沙丘坡顶高度、沙丘迎风坡坡底到坡顶的水平距离、沙丘坡顶间间距、入射角度和沙土湿度对散射系数的影响较大,而沙丘背风坡坡底到坡顶的水平距离对散射系数的影响较为复杂。     

基于微扰法指数型粗糙面电磁波透射问题研究

采用指数型粗糙面来模拟实际粗糙面,根据微扰法研究粗糙面下方介质2中的电磁散射,结合指数型粗糙面的自相关函数导出了不同极化状态下指数型粗糙面透射波散射系数的计算公式.通过数值计算得到不同极化状态下指数型粗糙面透射系数随散射角、散射方位角及入射波频率变化的曲线;讨论了粗糙面参数和入射波频率对不同极化状态透射系数的影响;得出指数型粗糙面透射系数的基本特征和随频率变化的特征.结果表明,粗糙面高度起伏均方根、相关长度和入射波频率对指数型粗糙面透射波散射系数有显著影响.这一结果对于遥感、探测等实际的雷达工程问题具有重要的参考价值.     

粗糙地面与下方梯形目标复合电磁散射研究

利用MonteCarlo方法模拟了一维指数型粗糙地面,运用矩量法研究了粗糙地面与下方梯形截面导体柱的复合电磁散射特性,通过数值计算得到了复合散射系数随散射角的变化曲线,讨论了粗糙地面高度起伏均方根、土壤湿度、柱体埋藏深度、柱体大小、柱体倾角与复合散射系数依赖关系。结果表明粗糙面高度起伏均方根、土壤湿度对复合散射系数有显著影响,而柱体埋藏深度、柱体大小、柱体倾角对复合散射系数的影响较小。     

土壤表面与置于其上组合目标复合电磁散射特性研究

为了满足置于粗糙面之上组合目标测量和检测的需要,该文分别采用Dobson半经验模型和电介质复介电常数公式表示土壤介电常数的实部和虚部,应用指数型分布粗糙面和Monte Carlo方法模拟实际的土壤表面。通过与矩量法得到的计算结果比较,验证了时域有限差分(FDTD)方法计算粗糙面与目标复合散射问题的有效性,进而运用该方法研究了土壤表面与置于其上组合目标的复合散射,得出了复合散射系数的角分布曲线。结果表明:复合散射系数随散射角振荡地变化,在镜反射方向处发生散射增强效应;土壤表面高度起伏均方根越大,复合散射系数越大;相关长度越大,复合散射系数越小;湿度越大,复合散射系数越小;组合目标尺度、介电常数、入射角对复合散射系数影响比较复杂。该文结果可用于求解地、海粗糙面与置于其上任意目标的复合电磁散射问题,与其它数值计算方法相比较,采用时域有限差分方法既可获得较高的准确性,同时又可减少计算时间和内存占用量。     

三维介质频率选择表面结构的多模网络分析

该文采用多模网络与严格模匹配相结合的方法分析了介质周期结构在电磁波斜入射情况下的散射特性。定量地分析了这种三维频率选择表面结构的频率选择特性随入射波的频率、入射角度、周期层和均匀层的厚度与介电常数等结构参数的变化关系,从而为三维介质频率选择表面的设计和应用提供了依据。     

介质粗糙面与组合目标宽带电磁散射特性研究

文中对介质粗糙面和组合目标的宽带复合电磁散射特性进行研究,通过数值计算得到了复合散射系数频率响应曲线。分析结果显示,后向复合散射系数在宽频带范围内随着频率的变化而产生振荡,粗糙面的高度均方根、介电常数、组合目标尺度、目标介电常数等因素对复合散射系数有显著的影响,且影响规律较为复杂。相比之下,粗糙面的相关长度对复合散射系数的影响较为微弱。当目标是理想导体时,频率响应曲线近似呈现出准周期性的振荡形态。     

带限Weierstrass-Mandelbrot分形土壤表面与置于其上组合目标复合电磁散射特性仿真及分析

为了满足置于粗糙面之上组合目标雷达回波特性的数据采集、特征提取的需要,采用Topp模型和电介质复介电常数计算公式模拟土壤介电常数的实部和虚部,应用带限Weierstrass-Mandelbrot分形函数模拟土壤表面,运用时域有限差分方法研究了带限Weierstrass-Mandelbrot分形土壤表面与置于其上组合目标...     

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。     

土壤表面与运动目标复合电磁散射的矩量法研究

为了满足土壤表面上方雷达目标检测、识别和分类等的需要,采用空间域合成法生成高度起伏遵守Alpha-stable分布的土壤表面,选用Topp模型模拟土壤的介电常数,运用矩量法研究了锥形波入射条件下土壤与其上方运动的三角形截面柱的复合电磁散射问题,通过数值计算得到了复合散射系数随散射角的变化曲线,分析了等边三角形和不规则三角形截面柱在土壤表面上方横向平移、纵向平移、转动以及电磁波入射角对复合散射系数的影响。数值计算结果表明：复合散射系数随散射角振荡地变化,等边三角形截面柱的纵向平移和转动对复合散射系数有较大的影响,而横向平移对复合散射系数的影响很小;不规则三角形截面柱的横向平移和纵向平移对复合散射系数产生的影响很小,转动对复合散射系数的影响较大。有关结果可为民用、军用领域工程问题提供理论依据和实践方法。     

矩形波导中试管对液体柱散射特性的影响

为了探讨影响矩形波导中心加载分层介质圆柱散射特性的因素，通过实验得到了矩形波导中装满水的玻璃试管反射系数的频率响应特性，并对电磁波频率、液体相对介电常数、液体柱高度以及试管壁厚度发生变化时，试管对液体柱散射特性的影响进行了数值模拟。结果证明：当液体柱处于谐振状态，或者液体柱高度小于波导窄边高度的1／2时，试管的存在对液体柱反射系数影响较大，试管壁厚度对反射系数也有影响。该结论可用于基于波导的微波化学实验系统的研究中。     

粗糙基底上涂层的极化双向反射分布函数

为了有效检测光学基底和镀膜后的光学元件质量,根据微面元电磁散射理论建立了一阶极化光散射模型,推导求解出其极化双向反射分布函数,获得了极化双向反射分布函数PP项与散射角和方位角的三维关系。数值模拟分析了入射角、基底粗糙度及不同涂层厚度对极化双向反射分布函数的影响。数值结果表明:极化双向反射分布函数与入射角、相关长度、均方根高度及涂层厚度均成反比。P极化入射产生的P极化双向反射分布函数强烈依赖于入射角、散射角和方位角。布鲁斯特角的位置随着入射角的增加逐渐向散射方位角小的方向移动。     

The absorption and coupling of an electromagnetic wave incident ona microstrip circuit with superstrate

The absorption of an electromagnetic wave incident on a microstrip circuit covered with a dielectric layer is studied. The exact analytical expression for the plane-wave reflection coefficient at the air-superstrate interface of a four-layer model for a superstrate-loaded microstrip circuit is given. Numerical results illustrating the power absorption by the microstrip circuit and the electric and magnetic fields on the surface of the circuit as a function of wave frequency, superstrate thickness, superstrate permittivity, and incident angle are presented. It is found that the power absorption by the circuit at resonant frequencies increases with increasing superstrate permittivity. Higher superstrate thickness and permittivity can both cause more resonant power absorption peaks in the frequency spectrum. Significant intensities of electric or magnetic fields can also exist on the surface of the circuit for almost all the frequencies, which may couple to the circuit and cause malfunctions or interference. Details of the numerical results are presented