填充等离子体介质筒慢波结构色散方程的研究

利用线性理论导出了注内外具有不同等离子体密度背景的介质筒慢波结构的色散方程，并对其进行了详细的计算和分析；由所得计算曲线可方便的确定出给定频率的此慢波结构的几何参数，为实际的工程设计提供了理论依据。     

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     

波在磁化周期等离子体中的传播特性

电磁波与等离子体之间存在极为丰富的相互作用现象,对电磁波的传播构成重大影响。该文研究了在磁场指导下,对电磁波在密度周期变化的磁化等离子体中的传播特性,进行了理论分析并导出色散方程,通过数值计算分析了等离子体密度变化分别对电磁波传播特性的影响。计算结果表明密度n1变化对左、右旋波的截止频率影响不大,而n0的变化对左旋波的截止频率影响大,对右旋波的通带宽度影响大。并发现密度周期变化磁化等离子体构成一周期慢波系统,在该系统中明显出现慢波,这可能对注波互作用产生重大影响。     

瞬态电磁波在色散介质中传播与散射的FD—TD方法

针对名色散的等离子体，从电磁场作用下等离子体的微观机制出发，推导出了一套时域有限差分计算公式，克服了卷积递归法不适用于入射脉冲中含有直流分量和较大信号入射的情况，其正确性由计算一维情况下，介质板中沿纵向传播的波的反射，透射系数的幅频特性得到验证。     

用FDTD方法计算电磁波在各向异性介质中的散射

由于各向异性等离子体介质中的介质参数是张量形式,而在各向同性介质中为标量形式,故在研究各向异性等离子体与电磁波的相互作用与分析各向同性媒质的方法就不同.采用线性插值的方法给出各向异性等离子体介质中的FDTD离散式,编写了程序并进行了数值计算,给出与解析方法比较结果,两者符合的很好,并给出等离子体球的电磁散射的若干算例.结果可应用于等离子体的电波传播、天线等领域.     

含各向异性散射粒子的平板状半透明介质层发射特性

用蒙特卡罗（Monte－Carlo）法研究了含粒子平板状半透明等温介质层的发射特性．在辐射能传递的模拟计算中,考虑了半透明表面的折射和镜反射作用及稀相粒子系的各向异性散射效应．给出了介质层温度、介质折射率和粒子直径不同时的介质层半球发射率和方向发射率分布,并通过分析粒子直径和介质折射率对粒子系衰减系数及反照率的影响解释了介质层半球和方向发射率随粒子直径和介质折射率的变化规律．     

弹性介质中平面P波通过弹性夹层时的传播特性

运用波的传播理论及Snell定律研究了平面P通过弹性层状介质时的传播特性,求得波动方程的解析解,在此基础上利用数值计算绘出了反射透射系数与介持参数及入射角的关系曲线。结果表明透射系数不仅与介质参数有关,而且与夹层厚度和入射角有关,严格控制夹层厚度和入射角可获得满意的隔振效果,为屏蔽隔振理论在工程中的应用提供了理论基础。     

含向向异性散射粒子的平板状半透明介质层发射特性

用蒙特卡罗法研究了含粒子平板状半透明等温介质层的发射特性。在辐射能传递的模拟计算中,考虑了半透明表面的折射和镜反射作用及稀相粒子系统的各向异性散射效应。给出了介质层温度,介质折射率和粒子直径不同时的介质层半球发射率和方向发射率分布,并通过分析粒子直径和介质折射率对粒子系衰减系数及反照率的影响解释了介质层半球和方向发射率随粒子直径和介质折射率的变化规律。     

微带型交指线慢波结构的冷测特性分析

采用有限积分高频电磁仿真软件对微带型交指线慢波结构进行理论分析、结构设计和模拟计算。分析了交指线慢波结构的色散特性和耦合阻抗等冷测特性,并且对影响慢波电路特性的结构参数如交指宽度、交指厚度和交指长度对其冷特性的影响进行了仿真和分析,同时提出了两种改进的交指线慢波结构,并对其进行了冷特性的分析。结果表明:交指线长度和宽度对色散特性的影响较大,交指厚度的影响不大。而改进型的两种交指结构使得慢波电路的工作频带变宽,增强了耦合阻抗,电磁波与电子注的互作用得到了加强,能量的转换效率有了提高,对于交指线慢波结构的冷测特性有积极的影响。     

高阻层状煤质中电磁波传播特性研究

在煤层中传播的电磁波其特性与在均匀大地中有很大不同,通过建立更加逼近实际煤田地质情况的三层地质模型,求得在高阻煤层中电磁场及其传播常数表达,基于此公式利用matlab编程绘制了在单一参数变化下电磁波传播常数变化关系曲线.计算结果说明煤层中电磁波传播受到煤层电性、工作频率及顶底板岩石电性和煤层厚度的影响,其传播常数值与电...     

梯形隧道中电磁波的传播特性

梯形巷道是煤矿井下常见的一种巷道，用解析法求解梯形隧道中的Maxwel方程存在很大困难，应用有限元方法研究了梯形隧道中的波导场问题，并以微扰法为基础推导了波模衰减率的计算公式，编制了计算程序，根据计算结果，随工作频率的增加，衰减率减小，随隧道壁电导率的增加，衰减率减小，在工作频率f=500-1000MHz时，梯形隧道中主次波模的衰减率很小，结合实际情况，采用900MHz作为井下移动通信的工作频率是比较理想的。     

旋转球状星体引力场中电磁波的传播

本文讨论在旋转球状星体的引力背景中电磁波的传播问题。在短波长近似中求解方程,导出电磁波在传播过程中由星体旋转产生的引力场分量所引起的附加相移,偏振性质的变化,以及其它一些新的传播特性。     

Modeling of Electromagnetic Wave Propagation and Its Application in Virtual Test

电磁波传输建模及在虚拟试验中的应用

林连雷,苏文圣,姜守达

（哈尔滨工业大学 自动化测试与控制系）

创新点说明：

本文主要针对用于虚拟试验的电磁波传输模型,研究了多类典型天气下的电磁波传输模型,并将构建的模型用于雷达制导导弹虚拟试验中,通过试验验证了该模型的有效性。主要创新点如下：

1）为满足虚拟试验的实时性要求,采用快速计算方法,在满足计算精度的前提下实现了电磁波传输的快速计算;

2）将电磁波传输模型封装为独立的虚拟试验资源,该资源具有良好的通用性,可用于各类涉及电磁波传输的虚拟试验中;

3）通过HIT-TENA体系结构构建了一个虚拟试验系统,通过典型天气下的多个虚拟试验,验证了本文开发的电磁波传输模型的有效性。

研究目的：

虚拟试验技术是近年来一种新兴的试验技术,主要用于对武器装备进行复杂环境条件下的试验验证,评价其在复杂环境下的作战效能等。虚拟试验离不开虚拟环境以及相应的环境效应,本文针对一种常用的环境效应模型——电磁波传输效应模型展开研究。电磁波传输模型常用于雷达类的虚拟试验中。本文针对虚拟试验对模型实时性和通用性的要求,研究了电磁波传输模型的快速计算方法,并将其封装为具有独立功能的试验资源。

研究方法：

1）分析了典型天气下的电磁波传输模型,针对虚拟试验实时性的要求,针对每种模型提出了基于C语言的快速计算步骤;

2）利用UML建模语言,设计了运行于HIT-TENA平台上的具有通用性的电磁波传输资源;

3）利用一个雷达制导导弹攻击目标的虚拟试验验证了本文开发的电磁波传输资源有效性。

结果：

1）通过跟理论模型的传输曲线进行对比,证明了本文开发的电磁波传输模型的计算精度;

2）通过一个虚拟试验验证了本文开发的电磁波传输效应资源在虚拟试验中的应用有效性。

结论：

在本文中,我们针对晴天、雾天、雨天、雪天共4种典型天气下的电磁波传输展开研究,通过快速计算方法构建了满足虚拟试验实时性要求的电磁波传输模型。然后,开发了运行了HIT-TENA虚拟试验平台上的电磁波传输效应组件,该组件不但能计算不同天气条件下的电磁波能量衰减,而且在HIT-TENA平台下实现在其他试验系统中的重用。

关键词：电磁波传输,建模与仿真,虚拟试验

     

电磁波在非均匀等离子体波导中的传播

利用麦克斯韦方程和线性理论推导了电磁波在径向非均匀未磁化等离子体波导中传播的色散方程,对其传播特性进行了讨论,对等离子体在径向具有线性和二次抛物线分布的色散曲线进行了数值计算;发现了电磁波相对于均匀等离子体分布的一些变化规律:HE模式的电磁波截止频率降低,EH模式的电磁波截止频率升高。     

基于抛物型方程方法的电波传播损耗预测

该文利用抛物型方程方法计算了电波在三维空间中传播的路径损耗.首先分析了电波传播的空间和地理环境对电波传播的影响,其次在前人研究的基础上推导了三维抛物型方程方法的相关计算公式,并结合初始条件和吸收边界条件,采用二维傅里叶变换技术,加快了计算的速度,最后将数值计算结果与双线干涉理论值进行比较,两者符合很好.     

工作面隐伏突水构造瞬变电磁响应特征研究

工作面顶板和底板下隐伏导含水构造的瞬变电磁响应特征研究,是目前矿山安全生产技术研究的重点难点之一。采用瞬变电磁法全空间探测技术,能有效地探测工作面顶板、底板或煤层内部的隐伏导含水构造,并能确定其具体影响范围。在多测道剖面上对应测点位置的感应值相对较高,对应的曲线部分呈凸起或上升趋势,异常体反应不明显。多测道剖面图多用于实测数据的实时处理显示,根据初步处理结果来调整测线或测点的布置。隐伏导含水构造在视电阻率拟断面图中多呈封闭或半开口状,视电阻率值相对较小。     

液压油中压力波传递速度特性的研究

鉴于液压油中压力波传递速度以及油液体积弹性模量等物理参数在液压工程中的重要作用,本文从理论研究和实验验证两个方面分析了液压油中压力波传递速度的基本特性。     

隧道横截面对电磁波传播特性的影响

利用解析方法与数值分析方法重点研究了电磁波在圆形隧道、矩形隧道和拱形隧道中的传播特性,得出了当隧道横截面积越大衰减率越小,及隧道横截面形状对衰减率影响。当频率较高时,圆形隧道、矩形隧道和拱形隧道的衰减率表达式是一致的;当隧道半径或长边长的一半大于波长10倍以上时,电磁波的衰减率很小,几乎与横截面形状无关,仅仅与隧道横截面积的大小有微弱的关系。