良导体表面平面电磁波传播特征

为了更深入了解良导体表面平面电磁波的反射波和透射波性质,通过分析良导体的特征参数,对导体表面的透射波和反射波进行了模拟,并把良导体表面反射波和理想导体表面反射波进行了对比.模拟结果表明,良导体透射波的透入深度由导体参数和电磁波频率决定;良导体反射波和理想导体的差别仅在于反射波和入射波存在一个额外相位差,而其反射系数几乎和理想导体一样为1.     

微带结构中的表面波分析

由于微带结构复杂化和多样化,表面波对其影响也越来越复杂.分析了表面波的物理性质,从谱域格林函数出发,找出谱域格林函数的极点与表面波的关系,求得其中的表面波成份.为了便于分析,将谱域格林函数表示为TM模式和TE模式,并对TM和TE模式的极点分别进行提取.针对其极点的性质,对极点在上里曼面和下里曼面分别进行围线积分,从而有效地求解极点的留数,进而求出表面波成份.通过分析频率、介电常数和介质厚度对表面波的影响,得出电长度对表面波的重要作用,为改善微带结构的性能提供依据.     

具有梯度性质的高阻抗表面体系对电磁波反射的调控

研究了“空气/高阻抗表面/理想金属”构成的三层结构(三明治体系),将梯度性质加入到高阻抗表面层的介电参量中去,发现这类结构对电磁波具有奇异的调控性质.如果设计介电参量的梯度形式,可以使体系对反射波的相位具有线性的调控,体系的反射波可变为单一模式的平面波,甚至在某些情况下反射波完全变为表面波.通过数值计算和模拟验证了理论...     

有限元法在表面波等离子体中的数值模拟应用

工业用平板型表面波等离子体( SWP)源具有大面积、高密度、高活性等优良性能,其建造之前必须进行结构优化,而对表面电磁波的数值模拟,可以辅助其优化设计.基于有限元法( FEM),采用Ansoft HFSS模拟软件,数值仿真了大面积矩形SWP源的电磁场空间分布.研究了开槽天线激发表面波场的特性,得出了表面波场的空间分布,...     

不同媒质界面平面电磁波的反射与透射

利用相应的媒质界面反射、透射场方程,对平面电磁波在两种典型媒质—理想介质和理想导体表面的入射波、反射波以及透射波进行了模拟,利用模拟结果得出理想介质和理想导体的反射、透射特性.一般导电介质具有和典型介质本质不同的特征,但可以根据介质参数和电磁波频率的不同把介质近似为理想介质或理想导体.     

三层媒质二维谱域Green函数的路径追踪算法

为了搜索三层媒质二维谱域Green函数中的全部模式极点,提出了一种路径追踪算法.该算法首先利用数学变换,将三层媒质二维谱域Green函数的特征方程替换为复平面上的4个超越方程;然后,应用路径追踪法和Newton-Raphson迭代法求解各超越方程的根,得到谱域Green函数的全部模式极点,即表面波极点、漏波极点和反常极点.该算法克服了围线积分法中积分路径穿过分支割线进入不同Riemann面时容易造成失根的缺点,可应用于离散复镜像方法和最陡下降路径积分法中,以实现三层媒质二维空域Green函数近场和远场的精确、快速计算.最后,利用数值算例验证了该算法的正确性和有效性.     

不同材料逆古斯汉欣位移机理的对比研究

通过计算分界面附近的能流矢量曲线,对贵金属、超材料和负折射光子晶体表面的逆古斯汉欣位移的物理机制进行了研究.结果表明,虽然一定频率的入射光波在这3类材料表面反射时都能产生逆古斯汉欣位移,但逆古斯汉欣位移发生的物理机制完全不同.金属表面产生的逆古斯汉欣位移是因为TM偏振入射光诱导金属表面自由电子振荡,从而激发表面等离子体波;超材料表面产生的逆古斯汉欣位移是因为反射光束相对入射光束发生了相位突变;负折射光子晶体表面产生的逆古斯汉欣位移是光子晶体的等效负折射效应和周期性表面的综合作用,即全反射时激发了后向表面波.     

休斯型耦合腔电磁色散特性研究

微波电子器件中填充等离子体是提高其输出功率和效率增加工作带宽的有效途径之一.利用电磁场分析理论模型,研究了行波管耦合腔高频慢波结构的色散特性,建立了填充等离子体耦合腔高频慢波结构的色散分析模型.研究表明,填充等离子体后高频慢波结构的色散行为发生了重大变化.首先是当电磁波频率高于等离子体频率时,色散频谱有一个微小的上移;其次是当电磁波频率低于等离子体频率时,发现了一种新的电磁波模式——混合模.工作在混合模的行波管具有更宽的带宽,可达到未填充等离子体时的带宽的一倍以上.混合模是体积模,电场在电子通道的对称轴附近最强,更有利于电子与微波之间能量的有效交换,易于实现大功率微波电子器件.     

浅海地震波波动成分及传播规律分析

为获取浅海环境下海底地震波的波动成分和传播规律,基于浅海声场模型推导了浅海地震波各波动成分的复积分表达式,并利用围道积分以及鞍点法对复积分表达式求解,得出了相应波动成分的传播规律.利用高阶交错网格有限差分算法对浅海低频脉冲声源激励的海底地震波场进行数值计算,得到了海底地震波场的全波场的数值解.理论推导与数值计算结果表明:浅海海底地震波的波动成分包括直达波、反射波、折射波、Scholte波以及侧面波,按沿海底界面的传播速度可分为四组子波系;直达波、反射波和折射波的波阵面为球面,振幅与1/r (r为虚源到上层流体介质的距离)成正比;表面波的波阵面为圆柱面,振幅与1/r~(1/2)成正比;侧面波的波阵面为圆锥面,振幅与1/r~2成正比.     

激光声表面波检测黏弹性平板裂痕有限元模拟

基于平面应变理论和频域动力学平衡方程,在频域中建立黏弹性平板表面激光激发声表面波的有限元数值模型.在分析材料的黏性特征对Rayleigh波传播特征影响的基础上,模拟了Ray-leigh波在黏弹性平板表面裂痕处发生的声波反射及模态转换的过程,进而计算了表面裂痕的位置及深度.模拟结果表明,激光Rayleigh波通过表面裂痕发生了明显的反射,并相继产生了两个反射Rayleigh波RR及RS,通过研究反射Rayleigh波RR及RS产生的物理机理,可以判定其表面裂痕的位置及深度,从而为定量检测黏弹性材料表面的缺陷提供理论依据.     

电子回旋波控制托卡马克中电流分布的研究

利用电子回旋波电流驱动定域性好的特点,在数值上研究了电子回旋波对托卡马克中电流分布的控制.结果表明:电子回旋波频率、功率和波发射角度对电流分布起重要作用,优化计算得到了一组波参数.在此波参数下可以有效地驱动等离子体中心电流,并使之满足等离子体平衡电流的分布形式.     

隧道壁后注浆缺陷的雷达波场模拟及信息提取

采用适于有耗介质的完美匹配层(PML)吸收边界条件的二维时域有限差分算法,对隧道壁后注浆缺陷的典型类型进行电磁波传播的数值模拟.模拟结果表明,自由表面的观测场包含着极强的钢筋散射波,影响了目标体反射波的识别.在此基础上,提出了一种新的基于一致性信息相消的钢筋散射波场去除方法,将自由表面观测的总场减去事先计算得到的钢筋散射场,可从强散射背景中恢复并提取出隧道壁后注浆缺陷目标体的反射波,数值计算结果体现出了该方法的有效性和准确性.     

离散复镜像法求取层状介质的格林函数

对分层地层进行井间电磁成像时,需要求取分层介质中的格林函数.利用频率域中电磁场的边界条件,求出频率域分层介质的格林函数,再利用傅里叶逆变换,将格林函数变换到空间域,得到以Sommerfeld积分形式表达的解.为了避免积分中的奇异性,利用离散复镜像法将积分核用复镜像的指数求和式表示,引入广义函数束方法,可以在不提取积分核中表面波项的条件下,采用数值方法提取准静态项,给出复镜像点的数目、位置和强度,使得该方法在多层介质情况下对格林函数的计算更为有效.对一个7层介质中的垂直磁偶极子的矢量势和标量势进行了计算,离散复镜像法与Sommerfeld精确积分的结果吻合较好,说明离散复镜像法是比较准确的.     

等离子体介质在非相对论情况下的磁导率的分析

等离子体作为物质的第四态,与一般物质有着不同的特性,尤其是电磁性能更为复杂。本文研究非相对论情况下等离子体的磁导率。推导出非相对论麦克斯韦粒子分布情况下的介电常数,根据Silin提出的各向同性等离子体中磁导率与介电常数的关系,数值计算了两种典型等离子体波色散关系下的磁导率。结果表明,在等离子体中那些不满足色散关系的波很快就衰减,满足色散关系的波,磁导率仅仅是频率的函数。同时,等离子体磁导率还受温度的影响。     

压电声波导中的水平剪切表面波

从理论上分析了压电声波导中水平剪切表面波的特性.针对电短路和电开路两种边界条件导出了色散方程,给出了导波层内的位移和电势分布.计算结果表明,衬底厚度只在一定的频率范围内对表面波有影响;表面波的机电耦合系数随着导波层和衬底厚度的减少而增加,当导波层较薄时,出现波的截止现象.所得结果可能对表面声波器件的设计和制作有一定的帮助作用.     

Tokamak等离子体中快波电流驱动的扩散系数

利用由全波方法求解得到的离子回旋频率范围内快波在等离子体中激发产生的电场,采用Kennel和Engelman给出的扩散系数表达式,通过数值计算得到了离子回旋频率范围内快波在速度空间下的准线性扩散系数.利用其结果求解Fokker-planck方程,为进一步研究离子回旋频率范围内的快波在Tokamak等离子体中的电流驱动提供了理论基础.     

双运放高Q带通滤波器的研究

基于集成运放的主极点模型,首先导出了双运放高Q带通滤波器的环路增益和前向通道增益表达式,以此为依据,用梅森公式求出了滤波器的传输函数,讨论了理想和非理想两种情况下该滤波器极点频率和品质因数表达式,并给出了它们的相对误差公式,解释了该电路出现极点频率和品质因数减弱的原因.     

二维大气等离子体层对雷达波的反射特性

利用时域有限差分法(FDTD)对雷达波在二维大气等离子体中传播的反射率进行了数值计算.计算结果表明,在其他条件相同的情况下,大气平板型分布的等离子体层对雷达波的反射率分别取决于入射波参数:电磁波的入射角θ;电磁波入射波频率f;电磁波传播模式(TM波,TE波)以及等离子体参数;等离子体的电子密度剖面;电子与中性粒子碰撞频率νe0;等离子体厚度d.该研究结果为提高组合介质的雷达波衰减性能研究提供理论依据.     

等离子体径向压力分布对射频波功率吸收影响

为建立高效稳定的螺旋波等离子体源,提高离子风暴发动机推进效率,需要对射频波在等离子体中的能量耦合机理进行研究。基于气体工质电离后被射频加热的稳态过程,在管中等离子体密度呈抛物线分布条件下,研究了等离子体对Nagoya III型射频天线激发出的射频波功率吸收情况。运用Helic程序对应每个轴向波数kz求解管内电磁场相关的4个径向耦合微分方程,得到能量吸收、波电磁场和电流密度沿不同方向分布情况。通过分析不同压力构型对螺旋波等离子体内能量沉积、波电磁场和电流密度的影响,结果发现:正压力梯度下,射频波透入等离子体径向距离增加,但功率沉积减少,波磁场强度沿各向分量均有所增大。压力梯度的存在使得波电场和电流密度在管壁附近显著增大。     

端锚锚杆锚固质量检测最佳激发波的数值模拟

研究在检测端锚锚杆锚固质量时的最佳激发波. 针对一种特定型号的端锚锚杆进行数值模拟,确定了数值模拟中不同频率激发波下有限元模型网格的最佳尺寸,得到了针对该型号锚固锚杆质量检测的最佳激发波,在锚杆顶端可以看到清晰的上界面和底端反射波. 利用此最佳激发波对脱锚锚杆进行模拟,可以清楚地看到脱锚段的反射波. 因此,在工程上可以直接使用此最佳激发波对锚固锚杆进行锚固质量检测.