人工合成负折射率微波媒质的一种新方法

提出了以外加磁场作用时磁导率为负的亚铁磁材料-YIG为基体,在其中嵌入等效介电常数为负的金属导体线阵列宏结构,人工合成出负折射率微波媒质的新方法。利用有效媒质理论数值计算了复合媒质的等效介电常数与等效磁导率的频率响应特性。计算结果表明存在C波段电磁波频率的重叠区域,使复合媒质的等效介电常数与等效磁导率同时为负;验证了新型负折射率微波媒质合成方法的可行性。     

外加恒定磁场复合微波媒质负折射率条件

以亚铁磁媒质-YIG为基体,在其中嵌入金属导体线阵列是人工合成负折射率微波媒质的一种新方法。该方法采用了复合媒质磁导率张量的修正有效媒质理论,并推导出复合媒质介电常数张量的修正有效媒质理论,把在恒定磁场作用下复合媒质宏观上等效为一种磁导率和介电常数都为各向异性的媒质。分析得到了等效磁导率和等效介电常数张量,做出了色散曲线,获得了负折射率条件。     

多层球等效介电常数的计算

该文介绍了计算多层球等效介电常数的相干位法,与传统的混合表象假设波以背景媒质的波数传播不同,该方法预设混合物等效介电常数为新模型下背景媒质的介电常数,并对新模型中多层球的介电常数做相应的修改,通过简单的代数变换,自然地在新模型的背景媒质中引入了相干波,该方法避免了复杂的数学运算,建立的模型更接近真实的情况,在多层球占空比较大的情况下仍然适用,最终得到的结果物理意义明确。     

椭球散射体等效介电常数的计算

该文介绍了计算椭球散射体等效介电常数的相干位法,与传统的混合表象假设波以背景媒质的波数传播不同,该方法欲设混合物等效介电常数为新模型下背景媒质的介电常数,并对新模型中椭球的介电常数做相应的修改,通过简单的代数变换,自然地在新模型中引入了相干波。该方法避免的复杂的数学运算,建立的模型更接近真实情况,在占空比较大的情况下仍使用,最终得到的结果物理意义明确。     

新型三维贴片组合左手材料单元的设计

针对谐振频率在4.5GHz、带宽超宽及损耗低的左手材料(left hand material,LHM)的设计问题,本文设计了一种由铜片组成的新型三维左手材料。该新型单元结构在三维空间内实现了等效负导磁率和等效负介电常数,通过商业仿真软件(high frequency structure simulator,HFSS)完成设计,并通过Matlab软件与NRW算法进行计算。研究结果表明,该结构在2.4～5.5GHz范围内具有双重负面特性,谐振在4.5GHz左右得到实现,谐振频率低,绝对带宽高达3GHz。该研究具有较高的实际应用价值。     

三角形与矩形贴片左手材料单元的设计

针对左手材料存在的谐振频率4.5GHz、带宽宽、低损耗的问题,本文设计了一种由三角形贴片与矩形贴片组合构成的新型单元结构左手材料。该结构将电谐振器和磁谐振器都集成在介质基板的一侧,在二维空间中实现了等效负导磁率和等效负介电常数,并通过高频结构模拟器(high frequency structure simulator,HFSS)完成设计,同时采用Matlab软件与NRW算法进行计算。研究结果表明,该结构在3.2~4.2GHz范围内具有双重负面特性,在谐振频率为4.5GHz左右时,谐振频率低,可以达到2GHz绝对带宽。该研究具有一定的实际应用价值。     

有效媒质公式在纳米SiC(N)粉体微波介电特性研究中的应用

用经典的有效媒质公式(包括Maxwell Garnet公式、Bruggeman公式、Polder-van Santen公式和相干准晶近似公式(quasicrystalline approximation with coherent potential,QCA-CP)研究了含纳米SiC(N)粉体的复合材料的微波介电特性，计算结果表明，经典的有效媒质公式对含纳米SiC(N)粉体的复合材料是不适合的，应寻求新的方法来求解纳米复合材料的微波介电常数。研究表明，不同纳米SiC(N)粉体含量的复合材料的介电常数实测值与纳米粉体体积分数(f)之间有非常好的拟合关系，复合材料微波介电常数的实部(ε′)和虚部(ε″)与纳米粉体体积分数之间符合二次多项式(ε′、ε″=Af^2 Bf C)关系，根据二次多项式可以非常方便而准确地计算纳米复合材料的微波介电常数。     

非均匀等离子体覆盖下目标流场的透射特性研究

分析等离子体对电磁波的透射特性时, 一般可以对等离子体鞘套进行分层处理, 根据各层的媒质特性大致确定测控信号相位和幅度的变化, 该方法通常只能处理空间结构分布相对简单的媒质, 无法精确地分析复杂绕流流场. 针对覆盖于目标的非均匀等离子体鞘套, 采用色散媒质的时域有限差分方法较为准确地计算和分析了等离子体鞘套对不同频段测控信号的透射特性的影响. 该方法具有计算精度高、可移植性强等优点; 同时, 所得到的数值分析结果对实际工程应用有一定的参考价值.     

用等效介电常数研究多层多导体系统模型

在设计多层多导体系统时，通常采用快速多极子算法、直线法等来计算多层多导体系统的电容电感矩阵，其计算量随着系统介质分界面数量的增加而增加．利用时域有限差分法，推导出单元网格内的等效介电常数公式，给出了用等效介电常数研究多层多导体系统的几种简化模型，以及用HFSS得到的仿真结果．等效介电常数的引入简化了多层多导体系统的模型，从而减少了用快速多极子算法、直线法等来提取多层多导体系统电容电感矩阵时的计算量．     

基于协调粒子群算法的水电站水库优化调度

提出了一种协调粒子群算法,利用多粒子群的信息协调和扰动策略的方法,较好地克服了基本粒子群算法易于早熟和陷入局部最优的缺点,具有良好的收敛速度和计算精度。实例计算表明,协调粒子群算法能够求解水电站优化调度这样的非线性、强约束组合优化问题,原理简单,易于编程,占用内存少,为水电站优化调度问题提供了一种具有较高应用价值的方法。     

左手媒质微波空间滤波器特性和设计

首次提出一个用左手媒质设计的微波空间滤波器。左手媒质是一种人造媒质,在某一微波波段内其介电常数和磁导率同时为负值。利用左手媒质的特殊性提出了一个设计空间带通滤波器的方法,并给出一种频率为9.9~10.1GHz的带通滤波器设计。该滤波器具有用通常材料无法达到的优异的特性。     

沙尘暴中毫米波传播衰减及双频互相关函数研究

对毫米波在沙尘暴中的衰减和双频互相关函数(Γ)进行了研究．根据沙尘粒子尺度的对数正态分布,应用Mie理论和粒子介电常数等效的方法,对不同水含量的沙尘暴引起毫米波的衰减进行了研究;在考虑粒子尺度分布和等效介电常数时,应用分析和傅里叶变化方法求解Γ的微分方程,对其解进行数值分析,研究不同水含量的沙尘暴对Γ的影响．结果表明,当水含量大于1.00％时,衰减会显著增加;一般仅对10GHz以下电波的衰减才可忽略．对Γ的影响,在100GHz以下较小,但水分含量变化的影响相对明显;在220GHz时,对Γ影响显著,但随水含量的变化较小．因此,对于开发和应用较高频段的毫米波信道,沙尘暴对毫米波脉冲的衰减及Γ特性的影响需要考虑．     

由折射指数计算高功率微波的击穿阈值

高功率微波的强电场引起大气中性粒子的电离形成等离子体，中性粒子的电离频率与电场强度、大气压强密切相关。本文分析计算了高功率微波传输一个脉冲后折射指数随脉冲宽度、微波等效电场和大气压强的变化，并由此得到不同条件下的场强击穿阈值。     

纤维布层板吸波材料的等效电磁参数

提出了一种预测广泛应用于制造隐身飞行器的吸波纤维布层板等效介电常数和磁导率的方法。纤维布层板等效电磁参数是设计中重要的数据。考虑到结构的各向异性,利用强扰动理论推导出了求解电磁参数的复数型积分方程组,用Fortran 5.1设计了系统软件进行迭代法搜索求解。并列举了预测等效电磁参数的实例。     

基于对称扰动的改进粒子群算法

存分析现有的一些粒子群算法的基础上,给出了一种指数递减改变惯性权重和对称扰动的改进粒子群算法.对称扰动的引入,增强了单个粒子的搜索性能,使得群体全局寻优能力得到提升.仿真测试结果表明,改进的算法具有更好的求解精度和较快的计算速度.     

基于粒子群优化的组合测试数据生成算法

针对组合测试中测试数据的生成问题,提出了一种基于粒子群优化的组合测试数据生成算法,引入衰减阈值的概念,在每次寻优过程结束后选出适应值在衰减范围内的优秀粒子.并采用了一种有效的扰动方式,根据最优粒子情况针对部分优秀粒子进行有效扰动,在每次优化计算后能够输出多条测试数据.与传统算法相比,在保证优化程度的前提下,有效地减少优化计算的次数,提高了测试数据的生成效率.     

柴油机燃烧产物的扰动粒子群求解方法

针对内燃机燃烧产物平衡浓度求解的难题,本文使用平衡常数法将燃烧产物平衡浓度的求解转化为求解非线性方程组。对此非线性方程组使用二范数格式转化为无约束条件下的优化问题,以获得更强求解能力和避免矩阵奇异。在基本粒子群算法的基础上,将粒子初值由随机自由分布修改为在给定初值附近分布以加快收敛速度。在全局搜索过程中增加搜索路径扰动以增强全局搜索能力。使用扰动粒子群算法可成功用于内燃机氮氧化物生成预测,收敛精度可达10-10量级,且实现简单、全局收敛能力强。通过对比Newton-Raphson算法、粒子群算法和STANJAN算法发现,扰动粒子群算法的收敛精度更高且具有更好的稳定性。     

毫米波段随机雨介质等效复折射指数的神经网络模型

利用改进的BP算法,结合电波传播理论,建立了随机介质的等效复折射指数的神经网络模型,利用仿真得到的复折射指数计算了降雨衰减率, 其结果与测试值基本吻合。利用神经网络方法来预报离散随机媒质的介电特性是一种有效、简便、可行的方法,它可以避免复杂的计算和测量。     

采用DDA方法分析非球形粒子辐射特性

利用离散偶极子近似法(DDA)计算了三种几何形状、不同尺度参数、不同复折射率的非球形粒子随机取向时的衰减因子、反照率和散射相函数等辐射特性参数,并与等体积球形粒子进行了比较.分析结果表明:非球形粒子的辐射特性与等效球形粒子的辐射特性存在着差别,这种差别随着粒子的形状、尺度参数和复折射率等参数的变化而变化,并且具有一定的规律,同时存在一个临界尺度参数,此时非球形粒子与等效球形粒子的辐射特性差别可忽略不计.     

采用GMM方法分析聚集粒子的辐射特性

采用广义多粒子M ie理论(GMM)研究了由球形微粒组成的聚集粒子的衰减因子、散射因子、散射相函数等辐射特性参数,考虑单元粒子之间的相互作用,与M ie理论计算的辐射特性参数(不考虑单元粒子之间的相互作用)进行分析比较.结果表明:考虑相互作用与不考虑相互作用所得的聚集粒子辐射特性存在着差异,这种差异随着粒子间的距离、尺度参数的变化而改变,并且具有一定的规律.同时,分析了聚集粒子与等效(等体积或等面积)单粒子之间的辐射特性差异对辐射传输计算的影响,研究发现:考虑相互作用的聚集粒子组成的粒子系与等效球粒子系的温度场之间有明显的差异,相对偏差的最大值约20%,因此,在计算聚集粒子组成的粒子系的温度场时不能忽略粒子间的相互作用.