电磁波在磁化等离子体上的反射特性研究

研究了垂直入射的平面电磁波在分层均匀磁化等离子体中的传播规律,对包覆在金属平板表面的一维线性非均匀磁化等离子体层的反射系数进行了数值计算,并对计算结果进行了讨论。     

基于高阶时域有限差分算法的电磁波传播计算

利用FDTD(2,4)高阶时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)算法并结合滑动窗口的思想,对电磁波传播特性进行了仿真计算. 采用的高阶FDTD算法在空间上达到四阶精度,与二阶精度的传统FDTD算法相比,在相同每波长采样数的条件下,数值色散误差能得到进一步的减少. 在源脉冲传播较长距离时,数值色散的减少使得时域下脉冲扩展现象得到改善,滑动子窗口仍然能包含着激励源脉冲的全部信息,从而可更加准确地计算长距离电波传播特性. 另外,在相同的数值色散误差容限下,每波长采样数比传统二阶FDTD方法有所减少,从而节省存储空间,加快计算速度.     

高频电磁波在有损地面上的传播特性

对于架设在复杂环境的高频天线,用矩量法等算法计算环境对电磁波传播特性的影响非常困难,而了胡着高频技术的发展,这一现实问题迫切需要得到解决,本文利用时域有限差分法（FDTD）对这类问题进行了分析计算,文章计算了架设在海岸边的天线,其辐射的电磁波经过一段有损陆地后,远区电磁场的变化特性,由于存在不同介质的界面,在计算中引入了表面阻抗法概念,提高了运算程度。     

电磁波在二维等离子体光子晶体中的传播特性研究

采用时域有限差分的方法研究了电磁波在二维等离子体光子晶体中的传输特性.主要讨论了等离子体柱半径与晶格常数的比值,光子晶体的周期数以及不同晶格结构对TM极化入射波和TE极化入射波传输特性的影响,计算得出了电磁波入射等离子体光子晶体的透射系数,并对结果进行了分析.研究发现,通过改变等离子体光子晶体的结构参数,诸如等离子体柱半径与晶格常数的比值以及等离子体光子晶体的周期数,均可有效控制等离子体光子晶体的电磁性质.     

涡旋电磁波跨海远距离传播特性研究

针对涡旋电磁波远距离通信能力评估需求,提出一种测量涡旋电磁波远距离波前相位的方法,在青岛海域开展了涡旋电磁波跨海远距离传播特性测试实验。测量了频率10 GHz,3.7 km距离模态1、模态2与7 km距离模态1涡旋电磁波波前相位保持特性。结果表明,在10 GHz,7 km距离处,涡旋电磁波波前相位依然能够保持涡旋特性,可以用于轨道角动量域复用通信。     

电磁波在等离子体中的传播衰减

针对通信黑障的问题,文中从电磁波在等离子体中的传播特性出发,利用Matlab数值仿真,研究不同电磁波频段,不同等离子体参数,包括等离子频率、碰撞频率、等离子温度、压强等对电磁波传播衰减的影响,以及外加磁场作用下,不同极化的电磁波在等离子体层的传播衰减特性。研究结果表明:外加磁场可明显降低圆极化电磁波衰减,并且当外加磁场满足一定条件,大于最小磁场强度时,电磁波衰减小于10 dB;且同等条件下右旋极化比左旋极化电磁波的衰减更小,为了获得较小的电磁波衰减,右旋极化电磁波所需的磁场强度也小于左旋极化。     

用FDTD算法模拟电磁波在各向异性媒质中的传播

本文用时域有限差分（FDTD）法计算并模拟电磁（光）波在各向异性媒质中的传播。为了验证方法的有效性，以负单轴晶体为例进行了大量的数值计算，从所得结果看，双折射和极化分束现象清且与解析图解法的结果相吻合，此法确可推广应用于普遍的各向异性媒质中电磁波的传播问题。     

等离子体与电磁波相互作用FDTD 数值模拟

围绕等离子体与电磁波相互作用的问题,将气体分子动力学与电磁场理论相结合,基于玻尔兹曼方程和麦克斯韦方程建立了等离子体与电磁波相互作用自洽模型,为了对模型进行验证,将该方法与经典的电流密度卷积时域有限差分法进行对比,以一维情况下电磁波由自由空间向等离子体内传播为例,应用时域有限差分法对二者进行了数值仿真,仿真结果证明了所建立模型的正确性。此外,基于该模型仿真分析了等离子体参数对电磁波在等离子体中传播的影响,为等离子体与电磁波相互作用的研究提供了一种新思路和新方法。     

相对运动等离子体平板与电磁波相互作用研究

高超声速飞行器在飞行过程中,由于高温高压的作用,会在飞行器表面形成一层等离子体鞘层,飞行器及其等离子体鞘层相对于地面测控中心做高速相对运动,对目标物电磁回波会带来严重影响.此外,等离子体鞘层的时变特性,也会对目标物雷达回波进行调制,使测控中心难以识别、跟踪目标.本文利用Lorentz-FDTD方法研究了相对运动等离子体鞘层与电磁波之间的相互作用,并分析了等离子体鞘层的相对运动特性和时变特性对电磁波造成的影响,发现运动的时变等离子体除了对电磁波造成多普勒频移外,还会对入射波频谱进行调制.     

预测室内电波传播的混合方法

射线跟踪（RT）算法与时域有限差分（FDTD）法是对室内无线电波传播进行研究的有力工具。大多文献对此作有详细的探讨，而对于两者结合而形成的混合法则很少提及。本文对基于混合法的室内传播预测进行了详细的讨论，计算结果表明了该方法的有效性和准确性。     

Natural propagation of electromagnetic waves in tunnels

An experimental study of the electromagnetic wave propagation in various tunnels at frequencies between 1 MHz and 1000 MHz is presented. The results provide a better understanding of various propagation mechanisms in underground galleries. The analysis shows the existence of a cutoff frequency, and enables one to distinguish three different ranges of frequency characterized by three different modes of propagation. Experimental verification was made in road and mine tunnels of various shapes and sizes. The results show a strong correlation between the propagation characteristics and the transverse dimensions of the tunnel.     

电离层涡旋加热波的传播特性理论分析

涡旋波加热是目前电离层加热试验技术研究的一个热点,但主要侧重于试验现象的分析和解释,对涡旋加热波传播特性及空间场分布特性的讨论很少.文章从菲涅耳衍射理论出发,利用厄米-高斯模和拉盖尔-高斯模的相互转换关系,对电离层涡旋加热波在自由空间的传播特性进行了理论分析,推导了其解析表达式.结果表明涡旋电磁波在传播时,可保持自身表达形式的不变性.依据解析表达式,仿真分析了涡旋波空间幅相分布与拉盖尔-高斯模阶数的关系,给出了涡旋场峰值波束指向的求解方法和公式.这些结论为利用涡旋波深入开展电离层加热研究,实现可控的涡旋加热场空间分布提供了一定的理论指导.     

太赫兹波在均匀磁化等离子体中的传播特性

研究了太赫兹波通过均匀磁化等离子体的传播特性,给出了太赫兹波衰减和相移随等离子体密度、碰撞频率、太赫兹波频率和磁感应强度的变化规律。等离子体电子密度越大,衰减和相移越大;随着碰撞频率的增大,电磁波的衰减先增加到峰值后逐渐减小,且随着磁感应强度的增加,衰减的峰值变大,峰值向碰撞频率减小的方向移动;当电子碰撞频率接近电磁波频率时等离子体对右旋极化波的衰减达到极大值。太赫兹波频率增大,衰减逐渐减小,而相移先增加后逐渐减小。     

The spectrum of electromagnetic waves guided by a plasma layer

The modal spectrum of a lossless, homogeneous and isotropic planar plasma layer is shown to contain contributions from surface waves and complex modes in addition to the usual continuous spectrum characteristic of open structures. These discrete contributions are only of the E-mode type and occur whenever the plasma dielectric constant εpis negative. The surface waves may be of the forward or the backward type and they carry power in opposite directions in the plasma and air regions. The complex modes are shown to appear always in degenerate pairs and as a consequence they carry no real power but may account for large reactive fields in the neighborhood of sources. For E modes with positive values of εp, and for all H modes, the spectrum is purely continuous; however, nonspectral leaky ways are then present which are significant in radiation considerations.     

矩形隧道围岩电参数对电磁波传播的影响

隧道围岩电参数对电磁波的传播特性有很大影响.基于矩形隧道传播模型和软件模拟的方法,研究了隧道顶、底板和侧壁电参数的不同变化对不同极化方式电磁波的影响.结果表明:矩形隧道的顶、底板电参数的变化对垂直极化模式有很大影响,对水平极化模式没有影响;而侧壁电参数的变化只对水平极化模式的电磁波有影响,对垂直极化模式的影响很小.     

电磁波在不均匀尘埃等离子体中的衰减特性

基于WKB近似方法, 研究了高频电磁波入射不均匀尘埃等离子体中的衰减特性.对弱电离尘埃等离子体复相对介电常数的分布特征进行了分析, 讨论了电子数密度、尘埃颗粒数密度对复相对介电常数虚部的影响.利用电子密度分布的抛物模型, 数值计算了电磁波以不同角度入射不均匀尘埃等离子体的衰减特性, 对入射角、电子数密度、尘埃颗粒半径和尘埃颗粒数密度对衰减系数的影响进行了分析.结果表明:随着电子数密度、尘埃颗粒数密度和半径增大, 衰减系数也会变大.     

Some new results on propagation of electromagnetic waves in strongly turbulent media

New results for the covariance of the intensity fluctuations of a plane wave propagating in a strongly turbulent medium are presented, and the consequences of these new results on aperture averaging, angle of arrival fluctuations, and the temporal frequency spectrum of the intensity scintillations are evaluated. The differences between the strong turbulence and weak turbulence cases are generally quite significant.     

The theory of propagation of electromagnetic waves in a waveguide with a magnetoactive anisotropic modulated filling

Propagation of electromagnetic waves in a waveguide with an arbitrary cross section is considered. The waveguide is filled with a magnetoactive anisotropic medium periodically modulated in space and time. The wave equations for the potentials of transverse electric (TE) and transverse magnetic (TM) fields are derived. Expressions for the TE and TM waveguide fields observed in the region of weak interaction between the signal wave and the modulation wave are found in the first approximation for small modulation indexes of the filling. The frequency near which strong (resonance) interaction between the signal wave and the modulation wave develops is expressed in an analytic form. The propagation of TE and TM waves in the strong-interaction region is investigated.     

Calculation of the propagation constants of TM electromagnetic waves in a nonlinear layer

Propagation of TM electromagnetic waves through a nonlinear homogeneous isotropic nonmagnetic dielectric layer is considered. The layer is located between two homogeneous isotropic half-spaces. The dispersion equation for the propagation constants of the waves in the layer and the first approximation for these constants are presented. The propagation constants for the cases of a linear medium and a nonlinear medium in the layer are compared. The linear and nonlinear cases and the first approximation are analyzed. Calculation results are presented.