二维磁等离子体目标FDTD分析的移位算子方法

采用移位算子(SO)方法把时域有限差分(FDTD)法推广应用于二维磁化等离子体中.证明电磁波横向入射二维轴向磁化等离子体目标情形下,电磁波可按目标的轴向分解为横电波(TE波)和横磁波(TM波),而且TM波的散射特性与外磁场无关,而TE波的散射特性与介质电磁参数密切相关,同时对其物理原因进行了分析.采用SO方法处理磁化等离子体频域本构关系,得到该情形下目标电磁散射的SO-FDTD迭代计算公式.计算了轴向磁化等离子体涂敷Von Karm an型导体柱的TE波双站雷达散射截面(RCS),分析了涂层厚度以及等离子体参数对其双站RCS的影响.结果表明,恰当地选择等离子体参数能有效地减少目标在一定散射角范围内的RCS.     

圆柱共形微带天线的迭代方法研究

提出一种快速分析柱面共形微带结构的高效率迭代方法。基于传输线理论与快速模式变换理论的方法通过在圆柱形分界面上引入横电磁波的概念代替以往的切向电磁场,加快了计算过程。由混合模式基函数表征圆柱分层介质中的横电磁波,最终推导出模式导纳算子和谱域反射算子的具体形式。并运用波概念迭代过程计算出了带线馈电的圆柱面共形微带天线的表面电场及表面电流,在此基础上,进一步得到了天线的输入阻抗,通过与参考文献结果的对比,证明了该方法的准确性与高效性。     

含EPS和炭黑的水泥基吸波材料研究

在改进聚苯乙烯颗粒(EPS)水泥基吸波材料配比和制备工艺的基础上,对其电磁波吸收性能进行了试验研究.当EPS掺量分别为48Vol.%和60Vol.%时,EPS水泥基吸波材料的反射率在8~18GHz全频段内均低于-12dB,反射率最小值为-25dB.EPS水泥吸波材料为闭孔蜂窝结构且是一种透波材料,在水泥基体中形成电磁波吸收截面和散射截面,导致电磁波的能量损失.在水泥基体中掺入1.0%的炭黑可提高材料的吸波性能,炭黑水泥基吸波材料本身是一种电损耗介质,EPS颗粒和炭黑的共同作用使得吸波性能提高.     

用线性边界元法分析多层介质传输线

线性边界元法（LBEM）是在常数边界元法（CBEM）的基础上,从线性插值函数出发将边界单元按线性分布来进行处理的一种数值方法。由于工程实际中的传输线一般都通过绝缘包层或介质支架等将导体隔离开来,亦即,工程实际中的传输线基本属于分区均匀（或非均匀）介质中的传输线,故用线性边界元法计算了分区均匀介质填充传输线边值问题,实例计算了两类分区均匀介质填充传输线的电容,其计算精度能满足工程设计需要。     

有始有终信号在损耗介质中传插的研究

研究非正弦电磁波在损耗介质中传播的理论。对分析隐身技术中脉冲波的吸收等问题有理论指导意义。采用拉普拉斯变换可求出有始有终电场信号激励下，电磁波在损耗介质中传播时，电场强度的暂态解。利用高斯积分法及数组移位技术计算出雷达技术中所用的有发周期的方波脉冲和在线性损耗介质中传播时，电场强度的波形变化。     

薄环形相对论电子注介质切伦可夫脉塞

轴向电子注通过介质慢波系统，当波的相速略低于电子注的速度时就可产生相干的切伦可夫辐射，这一现象是一切行波管的基础。本文利用线性理论，通过自洽求解粒子连续方程和相对论运动方程与麦克斯韦方程组，分析了薄环形相对论电子注介质切伦可夫脉塞的注波互作用，得到了完全描述其薄环形电子注作用的跳变条件，导出了描述其不稳定性的色散方程和注波互作用的同步和，并求得了波增长率。     

考虑空间电荷梯度效应的静电电子回旋谐振脉塞的线性理论

本文给出了一个比较完整的关于静电电子回旋谐振脉塞的流体动力学线性理论,考虑了空间电荷梯度效应对静电电子回旋谐振脉塞不稳定性的影响.研究发现,空间电荷梯度效应主要对谐振点Ω=0附近的脉塞不稳定性产生影响.对 TE_(mn)工作模式,当 B_⊥较大时,空间电荷梯度效应对脉塞不稳定性的贡献将几乎与不考虑它存在时系统中的脉塞不稳定性相互抵消;当β_⊥较小时,空间电荷梯度效应成为系统中对脉塞不稳定性的主要贡献者.对于 TM_(mn)工作模式,研究发现,空间电荷梯度效应对系统中的脉塞不稳定性的贡献与不考虑它的存在时系统中的脉塞不稳定性,在β_″>k_″C/ω且 k_″>0时相互加强, 在β_″<β_″C/ω或β_″>k_″C/ω且 k_″<0时相互减弱.另外,在一定的工作参量条件下,空间电荷梯度效应也会成为系统中对 TM_(mn)模脉塞不稳定性的主要贡献者.最后,本文还发现,在考虑了空间电荷梯度效应后,如下的结论仍然成立:当电子注模Ω=0与冷波导模ω~2—k_″~2C~2—k_c~2C~2=0色散曲线相切时,只存在 TE_(mn)模脉塞不稳定性,而不存在 TM_(mn)模脉塞不稳定性.     

左、右手材料结构吸波性能的计算机仿真

为了考察在吸波体结构设计中引入左手材料所产生的效果,提出了空气/左手介质/右手介质/金属结构吸波体模型,用传输线模型对该结构的吸波特性进行了理论分析,并用遗传算法对结构进行了优化与计算机仿真.研究结果表明,在微波垂直入射条件下,当材料整体电磁参量最优匹配时,在0.4～10 GHz频带内该结构能实现平均-12 dB的反射率.表明左手介质的引入有利于实现材料整体电磁参量的较好匹配,提高吸收峰值,拓宽吸波体的带宽.这为宽频带/多频带吸收材料的研制提供了一条可供选择的途径.     

有始有终信号在损耗介质中传播的研究

研究非正弦电磁波在损耗介质中传播的理论，对分析隐身技术中脉冲波的吸收等问题有理论指导意义。采用拉普拉斯变换可求出有始有终电场信号激励下，电磁波在损耗介质中传播时，电场强度的暂态解。利用高斯积分法及数组移位技术计算出雷达技术中所用的有限周期的方波脉冲和正弦脉冲在线性损耗介质中传播时，电场强度的波形变化。文中给出了一个计算实例，并分析了波形产生变化的规律及原因。     

轴向模螺旋天线特性的研究及仿真实现

螺旋线是具有周期性质的重要结构,它能大大减小电磁波沿螺旋线轴向传播的相速.用螺旋线做天线能提高天线的定向性和增益.本文对轴向模螺旋天线的特性进行了理论分析,简要介绍了天线各参数的关系及远场区电场在空间各方向上的分量.利用电磁场仿真软件AnsoftHFSS9.2在几个频点上对螺旋天线的特性进行了仿真,得到了比较理想的增益波瓣图和输入阻抗图.结果表明,此轴向模螺旋天线在1.5G处产生了较高的增益,实现阻抗匹配.     

基于软弱夹层模型的瑞雷面波各模式相速度敏感性分析

针对瑞雷面波在工程勘察中常见的含软弱夹层地质结构,分析了其各阶模式相速度对横波速度和层厚的敏感性。通过计算不同模型参数时的雅克比矩阵,得到各阶模式相速度对变化参数的敏感性。结果表明：在软弱夹层模型中相速度对第1层介质的敏感频段依次相连,各阶模式相速度的敏感性曲线都出现了一个峰值;相速度对第2层介质的敏感性增大,各阶模式都出现两个敏感频段,呈驼峰状;相速度对横波速度的敏感性总体上强于对层厚的敏感性。     

高斯波包在截止波导中的传播

分析了电磁波传播时的超光速群速。对高斯波包在分段填充不同介质的波导中的传播情况进行了数值模拟,得到高斯波包通过截止区的群速和能速,并对其中涉及到的"超光速"问题作了一定的分析。通过模拟得出,在一定的截止区长度范围内和一定工作频率范围内,群速超过光速;并得到,波包的能量传播速度(能速)始终不会超过光速。     

Reflection and Transmission of the Level Step to the Waves in a Linear and Continuous Layer Liquid

1 Introduction Owing to the hot radiation of the sun, the den- sity distribution of water is usually perpendicular in actual oceans and river bayoux. The source of the disturbance will not only produce water waves of a surface mode, but also of an internal mode[1–2]. In layered liquids the internal mode will induce some dynamic water phenomena which are different from those in the single layer liquid[3]. Considering the propagation of waves in deep upheaval terrain, the problem can be simplif…     

黏接结构中超声波的能量反射与透射特性

针对黏接结构中超声波的能量反射与透射机理问题,研究了板状黏接结构界面为理想连接时,纵波以不同角度入射下的声波与界面的相互作用. 分析了入射角度、频厚积对声波能量反射与透射特性的影响. 结果表明:当纵波垂直入射时,不发生波型转换;随着频厚积的增大,纵波的能量反射与透射系数曲线出现明显的周期性谐振.当纵波倾斜入射时,波型转换会发生;随着频厚积的增大,纵波与横波的能量反射与透射系数无周期性谐振现象.当入射角小于90°时,纵波的位移势反射系数始终大于能量反射系数,而横波的位移势反射系数与能量反射系数曲线随着角度的增大会出现交叉.     

三维多步FMM射线追踪在正态分布速度地层模型中的应用

三维多步FMM(Fast Marching Method)是一种基于网格追踪多个反射和透射相位的数值算法,通过有限差分法解程函方程来获取地震波走时后,从接收器开始反向沿着射线路径对走时场进行积分来获取射线路径,以精度高、速度快、适应性强、无条件稳定等特点而被广泛应用和研究。三维多步FMM不仅可以解决复杂介质反射波和多次波的射线追踪问题,还可以实现三维各向异性层状介质的多次波射线追踪和波前模拟。为了验证三维多步FMM在复杂模型的稳定性和灵活性,设计了随机正态分布速度地层模型,结果表明,三维多步FMM在正态分布地层模型中进行射线追踪时不仅保留着速度快、精确性高、无条件性稳定的特点,还能在速度界面处进行P波和S波的相位转换,表明了三维多步FMM是一种研究地震波在复杂介质中传播规律的快速有效的方法。!     

各向异性分层介质的电磁波传播特性

为了分析电磁波在分层各向异性介质中的传播特性 ,从无源区域的Maxwell旋度方程出发研究了非均匀各向异性介质中的特征波 .导出了一般各向异性介质中电场和磁场横向分量的耦合矩阵 ,由此得到了传播矩阵 ,进而给出了计算分层各向异性材料的反射系数和透射系数的解析表达式 .这种方法对于分析分层各向异性介质的电磁反射和透射特性是有效的     

Absorption of electromagnetic waves by the dust particles in a plasma

Inthispaperwestudytheabsorptionofelectromagneticwavesbythechargeddustgrainsimmersedinambientplasma.Theelectromagneticwavepropagationindustyplasmahasbeenahottopicinrecentyears.Mostpaperspublishedsofarfocusontheincreaseofthewavescatteringinadustyplasma[1—4].InthispapertheenergylossoftheincidentelectromagneticwavecausedbyalongitudinalscatteringfieldoftheDebyescatteringispresented.ThephysicalpictureoftheproblemisachargeddustgrainwhichisassumedtobesphericalofradiusasurroundedbyascreeningDebyesphe…     

用脉冲串声波测量声速

测量声速是大学物理实验中一个比较重要的实验,通过对声速的测量可以了解被测介质的声学特性.传统的声速测量方法,利用的是连续声波的干涉现象,有"驻波法"和"相位比较法",但在测量过程中需要传感器之间的相对移动.本文用脉冲串声波测量声速,通过实验发现:该方法的测量误差并不比驻波法和相位比较法大,并且不需要传感器之间的相对移动,操作简便,应用广泛.     

Cranny density parameters and porosity measured by elastic wave method in quasi-isotropic cranny rock masses

According to the characteristic of elastic waves propagation in medium and the application of elastic waves method in rock mass engineering, the cranny mass with random crannies was regarded as quasi-isotropic cranny mass. In accordance with the rock rupture mechanics, principle of energy balance and Castiglano＇s theorem, the relationship of effective dynamic parameters of elasticity （E, v, G） and cranny density parameters or porosity was put forward. On this basis, through the theory of elastic waves propagation in isotropic medium, the relationship between the elastic wave velocity and cranny density parameters and porosity was set up. The theoretical research results show that, in this kind of cranny rock masses, there is nonlinear relationships between the effective dynamic parameters of elasticity and wave velocities and the cranny density parameter or porosity; and with the increase of cranny density parameter or porosity of cranny rock masses, the effective dynamic modulus and the elastic wave velocities of cranny rock masses will decrease; and at the same time, when the cranny density parameter or porosity is very small, the effective dynamic modulus of elasticity and the elastic wave velocities change with the cranny density parameter, which can explain the sensitivity of effective elastic parameters and elastic wave velocities to cranny rock masses.     

Forward modeling to improve seismic reflection energy of a protective coal seam based on Zoeppritz equation

In seismic exploration for coal, seismic waves are very difficult to transmit downward because of high velocity protec-tive layers, making the reflection information very hard to receive above ground. Based on the Snell law and the Zoeppritz equation, we studied the relationship between the incidence angle and reflection seismic wave energy using a forward model of level media. The result shows that the seismic wave energy has a sudden increase at the critical angle. Based on the energy propagation rule, using big offset to receive the seismic wave energy under a protective layer can effectively reduce its protection effect.