探地雷达在地下介质中传播路径的计算

由于地下介质和空气的电磁特性不一致,探地雷达的发射信号在不同介质中传播时,传播速度和传播路径会发生改变,传播速度不再保持恒定,而且传播路径也不再是沿直线传播.当地下介质由单一均匀介质组成时,理论计算传播路径需要求解一个四次方程,计算量大,特别是地下介质由多个单一均匀介质组成时,无法得到解析的理论计算结果.根据电磁波的传播特性,给出了电磁波在地下单层介质传播时的简易计算方法.并以此为基础,首次给出了地下多层介质时的简易计算方法和解析结果.实际计算结果表明:简易计算结果与理论结果保持一致,比工程化计算方法的精度更高,计算量基本不变.     

任意平面分层介质中正演计算的快速方法

在非均匀介质电磁散射、逆散射等领域中，正演计算速度直接影响着反演计算效率。快速高精度的正演计算方法有利于反演效率的改善。对于任意平面分层介质情形，传统高效的数值模式匹配法的正演计算效率并不很高。本文通过首先推得每一从向分层中场量的汉克尔变换表达，再用快速傅里叶变换来完成汉克尔变换计算，从而得到更高效的计算方法。它避免了数值本征模式的求解，特别适用于处理平面分层介质中纵向分层较多的情形。对于其它非均     

分层介质中平面电磁波的传播与Zenneck波

平面电磁波作为一种理想的电磁波型,其在均匀介质中的传播特性分析是电磁场理论基础教学的核心内容.特别是均匀平面波由理想介质入射到与导电媒质平面分界面时的传播规律,是地球物理勘探、陆地移动通信工程及光纤传输技术的理论基础.本文分别以理想介质与理想介质和导电介质构成的两层平面分层媒质为例,应用场匹配方法,给出反射波和传输波分析求解的统一描述.与传统的处理方法相比,具有数学分析简洁严密与物理概念准确清晰的特点.     

非平行分层等离子体鞘套电波传播的复射线方法

基于损耗媒质的复Snell定律提出采用复射线方法研究电磁波在非均匀且非平行分层的等离子体媒质中的传播特性.该方法考虑非均匀平面电磁波的复射线(包括等幅度面的传播射线和等相位面的传播射线), 追踪电磁波复射线在每层媒质中的传播路径以及它们透过媒质分界面时的折射射线, 同时根据复射线的传播方向计算电磁波在每层媒质中的传播衰减, 数值累计整个传播过程中的传播衰减即可获得电磁波穿过等离子体鞘套的总衰减.由钝锥体仿真流场数据简化出非平行分层几何模型并采用复射线方法进行计算分析.计算结果表明:飞行器头部至尾部的传播衰减相差巨大且呈现迅速减小趋势, 非平行分层非均匀等离子体媒质存在某特定入射角, 能使传播衰减达到最小值.     

三维电磁波体积分方程的快速多极子算法

该文提出用快速多极子方法(FMM)求解三维非均匀介质散射体的电磁散射,将以往边界方程的FMM推广到三维矢量电磁波体积分方程(3DV-FMM),推导了一级和多级快速多极子的三维体积分离散公式。这一方法减少了计算机存储要求,并从量级上降低了共轭梯度迭代求解的矩量法的计算量。在计算中,选用函数作基函数,达到相当好的收敛性．本文用3DV-FMM数值计算了三维均匀和非均匀介质立方体,多个介质体的双站散射截面(RCS),以及任一剖面上的等效电流体密度分布。计算结果与矩量法相吻合,但在计算内存和CPU时间上要节省得多。本文的方法也可为三维电磁波逆散射的反演算法研究给出正向模拟的快速计算。     

过孔转换信号完整性分析的区域分解有限元法

提出了一种基于区域分解的二维有限元法分析多层印制电路板电源/地平面中过孔转换结构的信号完整性.过孔电流产生的电磁场呈三维结构,其中,一部分电磁波沿过孔轴向传输,另一部分电磁波在电源/地平面间沿径向传播.采用一虚拟柱面将求解区域分割为过孔区和电源/地平面区.将过孔区建模为以周向磁场为主分量的二维轴对称问题,而将电源/地平面区建为以垂直电场为主分量的二维模型.首先求解电源/地平面区的二维边值问题获得分割边界上节点的波阻抗,然后将该波阻抗代入过孔区模型中分割边界节点的边界条件,从而计算出过孔信号传输的S参数.所提方法通过模型缩减可实现对微细过孔结构信号完整性的精确快速计算,且采用全波电磁场分析软件对算法的有效性和准确性进行了验证.     

频域分波法研究涂覆于金属表面的手征介质层的电磁反射特性

本文利用频域分波法研究了平面电磁波入射的涂覆于金属表面的无限大层状手征介质了反射特性。频域分波法是电磁场领域新近发展起来的一种计算方法，其特点是在频域内通过数学物理变换把平面电磁波分为前行波和后行波，从而清晰地了解介质中电磁波的传输特性。本文通过理论推导和数值计算，得出了一些有用的结论，为设计防电磁反射涂层提供了理论指导。     

磁偶极子激励的脉冲电磁波在损耗介质中的传播

本文用技坐标系中的时域有限差分法（FD-TD）模拟了磁偶极子激励的脉冲电磁波在均匀和轴对称分层均匀损耗介质中的传播问题，所得结果与文献中对类似问题的研究结果一致，从而相互得到了验证。并进一步证明Maxwell方程完全适应于脉冲电磁波在损耗介质中的传播问题。所用方法可用于电磁脉冲测并问题的进一步研究。     

阵列雷达的分层介质目标频域匹配滤波成像算法

为了对平面分层介质目标的内部结构实现高分辨三维（Three-Dimensional,3D）成像,提出了一种基于频域匹配滤波（Frequency-Domain Matched Filter,FDMF）的快速成像算法。该算法应用了毫米波单发单收（SingleInput Single-Output,SISO）阵列雷达体制,利用电磁波在平面分层介质间传播时电磁波的切向分量将保持连续这一规律,将SISO平面阵列雷达单个阵元的时域回波数据变换至频域后,化简雷达回波模型,最后将阵列的空域回波数据变换至波数域并作相位补偿及累加求和运算实现介质内部的图像重构。与同样适用于该应用场景的改进后向投影（Improved Back Projection,IBP）算法相比,所提算法避免了电磁波在介质分界面上折射点的计算,有效降低了计算复杂度;与相移偏移（Phase Shift Migration,PSM）算法相比,所提算法仍具有一定的效率优势;数值仿真和实验结果验证了所提算法的有效性。     

射线跟踪技术分析电大尺寸天线罩的寻迹算法

用几何光学——单一平面波射线跟踪技术解决电大尺寸多层介质罩内电磁波传播问题的关键任务是求解射线与各介质分界面的交点，尤其是为了考虑介质分界面曲率的影响，需要计算波阵面的曲率矩阵，因此有必要用更严格的方法来求射线与曲面的交点。论述了在已知天线罩各介质分界面曲面方程的情况下如何用数值方法中的二分法来计算射线和介质分界面的交点，其算法直观、可靠，适用的曲面方程形式广泛。