有耗媒质中目标瞬态谐振特性实验测量与分析

目标识别是雷达探测领域研究的难点问题，本文利用无载频脉冲探地雷达系统对有耗媒质中细长导线状和环状金属目标的瞬态散射特性进行了实验测量，并利用极点展开理论对谐振现象的产生给予了分析和讨论。在瞬态脉冲激励下，有耗媒质中的目标能够产生外部振荡现象，目标谐振时雷达接收信号的幅值比非谐振时大得多。谐振信号的产生与目标形状和特性、媒质参数、激励脉冲的宽度和天线极化特性等因素有关。     

平坦/粗糙地表下目标散射特性的MPSTD算法分析

将MPSTD算法与特征变量-物理边界(CV-PB)匹配条件相结合来模拟探地雷达(GPR)问题,对平坦地表/粗糙地表下不同电磁参数、不同形状目标的散射特性进行了分析。由于这类电磁问题中不仅存在多种类型的子域分界面,而且子域分界面两侧存在多种媒质参数,所以它的准确分析不仅进一步验证了CV-PB匹配条件的有效性和准确性,而且也为电大尺寸空间复杂地表、复杂媒质中曲面形状目标体散射特性的快速、准确分析提供了一种思路。     

一种计算有耗媒质中跨界目标电磁散射的高效算法

为了克服传统离散复镜像法计算有耗媒质中索莫菲尔德积分的不足,提出了一种基于增强离散复镜像法的插值算法。当场点和源点位于分界面两侧时,谱域格林函数中同时包含场点和源点位置坐标,传统二级离散复镜像法无法一次拟合复指数参数,考虑将谱域核函数对场点坐标分离,然后建立复镜像参数随源点坐标的一维插值表,从而可以对复镜像参数进行插值运算;当场点和源点均位于有耗媒质中时,二级离散复镜像法的采样路径会带来错误,提出对谱域核函数进行形式变换再进行求解,从而使插值法适合有耗媒质中格林函数的计算;为了扩大传统二级离散复镜像法的横向计算距离,在对复镜像参数进行复指数级数拟合时,选择增强离散复镜像法的采样路径。该方法同传统对格林函数进行插值的方法相比,在计算复杂度降低的同时,效率和精度都获得了大大提高。     

均匀有耗涂层目标的电磁散射分析

采用表面电场和磁场积分方程及矩量法计算了涂层导体/介质目标的双站雷达散射截面,介质是均匀各向同性有耗的.首先利用等效原理建立介质/导体表面的电磁场积分方程,然后采用伽略金法将积分方程组转化为矩阵,求解出涂层表面的等效电磁流后,就可计算目标的散射场.通过对均匀有耗涂层导体球利用解析法[1]和矩量法两种方法进行计算,验证了本文方法的准确性.     

探地雷达中蝶形振子天线的改进

探地雷达是进行地下环境无损探测的一种有效工具,用来探测和识别地下目标,比如水管、电力线和通信线路、考古方面的保护等.然而,传统的探地雷达系统在可靠性、分辨率、探测深度等方面存在不足.因此,改善被测信号特性,设计和开发更高性能的天线就显得很有必要.本文研制了一种贴片电阻加载的蝶形振子天线,用时域有限差分方法对其进行了分析,实际应用结果表明天线具有良好的波形保真度,良好的辐射特性和屏蔽效果.可以广泛地应用于探地雷达和其它超宽带系统.     

地下埋藏目标与分层粗糙面复合散射探地雷达回波特性研究

为了更好地解译探地雷达(ground-penetrating radar, GPR)回波数据,建立了一种二维时域有限差分模型,用于模拟地下分层结构(混凝土层/粘土层)和多个埋藏目标(金属板/条、空洞、水/油管)的GPR探测.对于该模型,地下分层结构中的分界面设置为粗糙界面,采用电磁微分高斯脉冲作为GPR源,并用单轴完全匹配层介质对计算区域边界进行截断以模拟无界区域.通过数值计算得到了探地雷达B-scan扫描的回波仿真结果,并讨论了埋藏深度、几何形状、介电常数、电导率等对回波散射特性的影响,以及目标受其上方不同粗糙度的粗糙界面影响而产生的回波形态的改变.该结果中显示的各个回波的形态、方位、振幅强弱以及到达的时间均与模型中各个结构的外形、位置、媒质特性及埋藏深度相一致,验证了该计算模型的有效性.     

非均匀环境中分布目标的参量广义似然比检测

在高距离分辨率(HRR)雷达中,目标很可能跨越多个距离门。该文研究了这种分布目标的参量自适应检测。其中,主、辅数据中的干扰信号用随机空域协方差矩阵的向量自回归模型表示。随后,分别根据贝叶斯1步参量广义似然比(B1S-PGLRT)和贝叶斯两步参量广义似然比(B2S-PGLRT)检测准则推导了对应的检测器。前者没有闭式解而后者和经典的参量自适应匹配滤波器(PAMF)具有相似的检测结构,并使用了空域协方差矩阵的最大后验(MAP)估计代替了最大似然估计(MLE)。同时,还给出了B2S-PGLRT的归一化形式。最后,分析了贝叶斯参量检测器的运算步骤和运算复杂度,并通过蒙特卡洛仿真评价了它们的检测性能。结果表明：当训练数据不足时,贝叶斯框架下的参量匹配滤波器比广义似然比性能更好。     

光孤子和准光孤子传输特性的数值模拟

基于JUNG等人提出的竞争非局域模型,研究了竞争型向列相液晶中(1+2)维空间光孤子的传输特性。利用变分法给出了孤子临界功率解析表达式,发现当热非局域程度固定时,临界功率随分子取向效应非局域程度的变化规律与随热非线性系数的变化规律一致：随着分子取向非局域程度或热非线性系数的增加,临界功率由功率不等的两个分支逐渐重合为功率相等的一支;当分子取向效应非局域程度和热非线性系数固定时,随着热非局域程度的增加,临界功率由功率相等的一支分为功率不等的两个分支。利用光束传输方法发现,只有功率不等分支上的点对应的(1+2)维空间光孤子才能稳定传输。该研究结果可为竞争非局域介质中(1+2)维空间光孤子的实验研究以及全光互联应用提供理论基础。

     

CFS-PML边界条件在PSTD算法中的实现与性能分析

文中将具有复频率参数的PML(CFS-PML)边界条件引入到时域伪谱(PSTD)算法中，并利用卷积PML(CPML)方法予以实现，CPML的吸收性能作为时间的函数被给出。与传统PML相比，该边界条件不仅可以吸收传播模，而且还可以吸收低频凋落模。仿真结果也表明，CPML中参数α，Kmax在一定范围内取值可使该边界的反射误差得到最小。     

矩形波导宽边辐射纵缝的MPSTD算法分析

 针对MPSTD算法在波导宽边辐射纵缝问题中的应用,本文首先提出了基于Maxwell方程特征变量的总场-散射场分离方法,推导了散射场子域与总场子域分界面上的场值更新关系;其次,采用场区划分的思想给出一种激励源的设置方法,有效地将入射场子域、散射场子域及总场子域联系起来,方便了入射场的加入与散射场的提取.以此为基础,对波导宽边辐射纵缝的谐振长度和阻抗特性进行了分析.仿真结果表明,将MPSTD算法应用于波导纵缝问题的分析,可实现对该问题的精确建模,具有较高的计算精度和效率.     

用特征散射方向图预估电大平面阵的散射

利用平面照射波在无限大周期阵列上感应电流的周期特性，对无限阵列格林函数加窗的方法得到了有限阵列的格林函数，从而将电大有限阵列的分析缩减到单个的阵元上。进而由矩量法得到单个阵元上的电流分布和散射场，并定义为单元的特征散射方向图。仿照阵列综合理论，整个阵列的散射归结为特征散射方向图和阵因子的乘积，极大的简化了电大有限阵列的散射分析，并通过算例验证了该方法的有效性。     

固体三倍频激光在高压H2中受激拉曼散射的实验研究

利用Nd∶YAG激光器的三倍频输出 (35 5nm)在H2 中的受激拉曼散射 (SRS)获得波长在 2 0 4～ 86 7nm范围内的激光输出。当抽运能量为 70mJ时观察到四阶Stokes光和五阶Anti Stokes光 ,其中第一阶Stokes光 (416nm)输出能量为 2 8 7mJ,第二阶Stokes光 (5 0 3nm)输出能量为 16mJ,一阶Anti Stokes光 (30 9nm)输出能量为 3mJ。研究了H2 压力和各阶Stokes光能量的关系 ,同时观察到环行光斑和脉宽压缩现象。     

原位XPS分析Al2O3作为势垒层的Er2O3/Si结构

在超高真空条件下,通过脉冲激光沉积(PLD)技术制作了Er2O3/Al2O3/Si多层薄膜结构,原位条件下利用X射线光电子能谱(XPS)研究了Al2O3作为势垒层的Er2O3与Si界面的电子结构.XPS结果表明,Al2O3中Al的2p芯能级峰在低、高温退火前后没有变化;Er的4d芯能级峰来自于硅酸铒中的铒,并非全是本征氧化铒薄膜中的铒;衬底硅的芯能级峰在沉积Al2O 3时没有变化,说明Al2O3薄膜从沉积到退火不参与任何反应,与Si界面很稳定;在沉积Er2O3薄膜和退火过程中,有硅化物生成,表明Er2O3与Si的界面不太稳定,但随着Al2O3薄膜厚度的增加,其硅化物中硅的峰强减弱,含量减少,说明势垒层很好地起到了阻挡扩散的作用.