非均匀介质吸波性能研究

研究了介电常数及磁导率变化的非均匀介质对入射平面电磁波的吸收;导出了非均匀介质层对电磁波无反射吸收的条件;探讨了吸波能力强、由导电板分隔的电介质层状优化结构．所得的研究成果为吸波体设计提供了一定的理论依据     

电磁介质层低反射研究

对于电磁参数不一致的非均匀电磁波吸收层,导出了波动方程及层表面无反射的条件,确立了这种吸收层的电磁参数分布,给出了有金属衬底的吸波介质层的反射系数,研究了其频率特性．     

基于双层电阻膜的宽频带超材料吸波体设计

设计了一种基于双层电阻膜的宽频带、极化不敏感和宽入射角的超材料吸波体,该吸波体结构单元依次由圆环电阻膜、介质基板、圆环电阻膜、介质基板和金属背板组成。采用时域有限差分算法对其进行数值模拟分析,仿真得到的反射率和吸收率表明:该吸波体在11.5～20.3 GHz范围内对入射电磁波有大于90%以上的强吸收特性。仿真得到的不同极化角和不同入射角表明该吸波体具有极化不敏感和宽入射角特性。进一步仿真得到各个结构参数对吸收率的影响表明:该双层电阻膜结构吸波体对电磁波的吸收主要是基于电路谐振机制,通过对介质基板厚度和电阻膜宽度、电阻值的设计可以对频率范围和工作带宽进行调节,使吸波体实现超宽带吸收。     

多涂层吸波体的计算机智能化设计

介绍了用于均匀介质电磁波多层吸波体设计的一种智能化CAD系统。利用该系统，可以对入射波进行模拟跟踪计算，并采用单纯形法对计算结果进行自动优化，完成对多层吸波材料的优选、分层组配，也可以对现有材料进行理论预测。     

带状渐变非均匀介质中波的传播

对弹性波在带状渐变非均匀介质中的传播进行了研究，建立了非均匀介质中波动方程的一般形式；利用走时变换，考虑边界条件、辐射条件和非均匀带两端的连续条件对变系数偏微分方程式进行求解。对3种不同的具有二次变化的带状非均匀介质中波的传播得出了解析解，并进行了实例计算。在非均匀介质区域中的弹性模量不同变化情况下，得到了不同区域长度与接收波波幅之间的变化规律曲线，讨论了弹性波在非均匀介质中传播的一般性质，这些均为无损检测或波动反分析提供依据。     

各向异性介质GPR非结构化网格有限元正演

为了更准确地认识电磁波在各向异性介质中的传播特征,从麦克斯韦方程组出发,推导电磁场在单斜各向异性介质中的波动方程。采用Delaunay非结构化网格有限元法进行空间域离散,采用中心差分公式进行时间域离散,导出单斜各向异性介质中GPR时空域有限元方程。在此基础上,建立各向异性介质GPR非结构化网格有限元正演算法。利用以上算法编制的程序对均匀各向异性介质模型进行正演计算,并与解析解对比,验证该算法的正确性和有效性;对均匀各向异性介质模型和圆形异常体模型进行计算,并与背景介质为各向同性介质的计算结果进行对比。研究结果表明:与FDTD计算结果对比,非结构化网格有限元法的拟合误差更小,精度更高;电磁波传播受介质各向异性的影响,波前面呈椭圆状向外扩散传播,其能量衰减较慢;与各向同性介质中圆形异常体反射波相比,各向异性介质的圆形异常体反射波的曲率、能量和双程走时,受不同方向上电磁波速度影响会发生显著变化。     

电磁波在非均匀等离子体中的衰减效应研究

电磁波与等离子体相互作用是等离子体隐身技术的关键技术,也是空天信息对抗的重要研究方向。采用时域有限差分法模拟了电磁波在非均匀等离子体中的衰减效应,采用空间投射波法测量了C波段电磁波在非均匀等离子体中的衰减系数,分析了等离子体分布对衰减效应的影响。研究结果表明,非均匀等离子体相比于均匀等离子体对电磁波衰减效应更为明显,合理的等离子体分布有助于增强对电磁波的衰减作用。     

振荡介质Maxwell方程透射特征值的下界估计

内部透射特征值问题在研究非均匀介质的逆散射问题中起着至关重要的作用,它源于入射波关于非均匀介质的散射问题。主要研究带有小周期振荡系数的Maxwell方程组的透射特征值问题,此模型在物理上对应于电磁波在周期微结构介质中的传播。给出了该类数学问题对应的电磁场散射的物理背景,明确了透射特征值实际上是一类特殊频率,使得该频率的入射波在给定的介质中不产生散射波和透射波。对此重要的应用问题,给出了正透射特征值的下界估计。     

电磁介质层低反射研究

对于电磁参数不一致的非均匀电磁波吸收层，导出了波动方程及层表面无反射的条件，确立了这种吸收层的电磁参数分布，给出了有金属衬底的介质层的反射系数，研究了其频率特性。     

吸波材料的物理机制及其设计

吸波材料是一种重要的军事隐身功能材料,其机理本质上是电磁波与物质相互作用,入射的电磁波通过介质最大限度地转变成热能或其他形式的能.评价吸波效能的主要参数是损耗因子、复介电常数、复磁导率.作者用简单的等效电路分析了材料吸波机制,阐明了这些参数的物理意义,定性地给出了吸波材料的设计方向.分析结果表明吸波材料的电磁损耗机制分为3种类型,即电阻损耗型、介电损耗型和磁损耗型;设计吸波材料时要综合考虑损耗吸收和波阻抗匹配2种因素;多元复合尤其是纳米无机物与有机聚合物复合,将3种损耗有效结合,并尽可能阻抗匹配,这是实现轻质、强吸收、宽频、微波红外隐身兼容且综合性能好的吸波材料的有效途径;研究材料的吸波特性还必须从微观层次上用量子理论分析材料对电磁波的基本吸收过程.     

涂层介质参量的优化设计及偏差

通过对涂型吸波材料内电磁波传输损耗机理的研究,提出了单涂层吸波材料优化设计的两项原则．此外,研究了一系列相关参数间的作用规律,讨论了涂层介质参量在偏离匹配条件的前提下对涂层吸收性能的影响,这对研究吸波材料的性质具有一定的意义．     

波在非均匀损伤介质中的传播

对弹性波在非均匀损伤介质中的传播理论进行了研究.利用走时变换,建立了非均匀损伤介质中波动方程的一般形式;通过非均匀损伤区两端界面处力的平衡条件和位移相容条件对方程式进行求解.对带状渐增和渐减的非均匀损伤介质中波的传播进行了实例计算分析,讨论了弹性波在非均匀损伤介质中传播的一般性质.     

核壳粒子复合材料电磁波吸收层的吸波特征数值模拟

基于电磁波吸收和反射的基本理论,在探讨核壳粒子复合材料的等效电磁参数的基础上,针对核壳粒子复合材料的电磁波吸收层的吸波特征及其厚度的优化设计展开研究.分别探讨了由核壳粒子复合材料组成的单层和双层电磁波吸收层的吸波特征,给出不同入射角下功率反射系数与电磁波波长以及吸收层厚度之间的关系,确定其最佳电磁波吸收厚度.通过比较可以得出在同等条件下,含核壳粒子吸收层的吸收性能明显优于传统的常规材料吸收层.     

吸收型箔条云对雷达波的干扰效能

研究了吸收型箔条云对雷达波的干扰效能。借鉴高斯在处理通量问题的思路,把吸波体的整个体积作为研究对象,分析吸收型箔条云对雷达波的干扰机制;然后根据电磁波传输线理论和能量守恒原理,建立吸波体表面透射损耗和反射损耗模型;最后结合雷达方程,分析雷达从发射电磁波到接收目标回波的具体过程,建立了回波功率衰减模型,得到干扰后的雷达最大作用距离变化情况。仿真结果显示,随着频率的升高,功率衰减系数总体呈上升趋势,在厚度仅为100m时,衰减最大能达到23.4dB,衰减在8.7dB以上频宽为11GHz,占整个频段的64.7%。因此吸收型箔条云对雷达波有明显的衰减作用,具有一定的战场应用价值。     

基于石墨烯电光特性的多功能超材料吸波体设计

本文利用石墨烯的电光特性设计了一种可见光透明且振幅可调的超材料吸波体.首先通过商业软件CST Microwave Studio 2011模拟了石墨烯费米能级为0.5 eV时,介质层厚度对吸波体吸收特性的影响,仿真结果表明,介质层厚度从1.3 mm增加到1.6 mm,吸波体的中心频率从84 GHz红移到67 GHz,且吸收率几乎不变;其次模拟了介质层厚度为1.5 mm时,石墨烯费米能级对吸波体吸收特性的影响,仿真结果表明,通过改变电压来改变石墨烯的费米能级可以使吸波体实现振幅可调的功能,其调制深度可达47.9%左右,并且通过仿真证实了该吸波体还具有极化不敏感及入射角度不敏感的特性;最后对该吸波体表面电流分布及内部的空间电场进行仿真与分析,并阐述了其电磁吸波及振幅可调的机理.该超材料吸波体不仅具有超高的电磁波吸收率,并且具有可见光透明和振幅可调的功能,在隐身、探测和通信等领域具有潜在的应用价值.     

路面材料介电常数非均匀模型雷达电磁波模拟

针对实际路面材料颗粒的随机分布特点以及离散颗粒对电磁波的散射事实,建立了半空间路面雷达电磁波一维时域有限差分(1D-FDTD)方程,实现了沥青路面材料均匀和非均匀介电常数两种模型的空气耦合天线雷达电磁波正演模拟,并对以上两种模拟波与实测波形进行了对比分析.结果表明:路面材料的非均匀介电常数模型更加符合工程实际,为路面雷达进一步精确检测厚度及其他应用提供了新的方法.     

基于超材料的X波段双频吸波体设计研究

文章设计了一种基于超材料的X波段双频吸波体,其结构单元由2个同心圆环的谐振结构、介质基板和金属基底组成。利用3D有限时域差分(finite difference time domain,FDTD)算法对吸波体的电磁波吸收特性进行数值模拟,该吸波体在X波段有8.842、11.86GHz 2个吸收频点,吸收率分别为98.86%、94.09%,基板的厚度是其中心频率工作波长的1/57。同时计算分析了不同极化角吸收率,结果表明该吸波体具有极化不敏感特性。对吸波体的结构参数(如基板厚度、介电常数和损耗角正切)对吸波性能的影响也进行了分析研究。     

非均匀粘性基流中带状浅对流单体的发展

用WKBJ方法讨论了非均匀基流中带状浅对流单体的发展问题，只有在二维非均匀基流的热成风平衡条件下，带状对流环流的传播才具有重力惯性波特征，由于非均匀介质的作用，缓变波列的频率变化不仅是位相变化的源，还可能是振幅变化的一部分，纵向云带和横向云带的发展除粘性致稳作用是共同的，基流的其它非均匀性对不同云带的发展和云带结构起不同的作用。     

凹面体散射近场的有限元—人工透射边界解法

采用有限元－人工透射边界法求出平面波在无限长圆柱上的散射近场,并与解析解进行比较,进而对几种凹面体电磁波散射近场求解。实际应用表明该方法具有图象清楚,过程简单,适应性强等优点,可有效解决分层介质,非均匀介质中各种复杂的散射问题,亦可广泛应用于声波等其他类波的散射问题。     

波在密度周期变化等离子体圆波导中的传播特性

电磁波与等离子体之间的相互作用是等离子体电子学和高功率微波器件研究的重点,加载等离子体可以大幅度提高微波器件的输出功率和效率.该文提出了一种加载密度周期变化等离子体圆波导的周期慢波结构,即加载密度轴向正弦变化等离子体圆波导的介质周期慢波结构,并研究了电磁波在该介质结构中的传播特性,根据严格的理论推导,得出电磁波在其中传播的色散方程并进行了数值计算和分析.