等效原理和互易性定理在两个相邻球形目标电磁散射中的应用

基于等效原理和互易性定理研究了两个相邻目标的电磁散射问题,给出了这一复合电磁散射模型的二阶散射结果.通常平面入射波的一阶散射结果容易求解,但由于耦合效应的复杂性,很难给出二阶散射结果的解析形式.应用互易性定理给出了求解任意相邻导体/介质目标二阶电磁散射场的公式,并利用等效原理将求解散射场公式中的体积分简化为面积分的形式,从而降低了求解难度.同时还推导了两个目标的二次散射场之间的关系.最后应用给出的公式,求解了两相邻球形目标的复合散射场,对双站散射结果进行了讨论,同时与应用时域积分方程法求得的结果进行了比较.

近震远台的走时层析成像方法研究

远震层析成像是研究壳幔三维结构的重要手段.虽然远震层析成像已成功应用于台站分布较好区域的地下结构成像研究,但地球上有些关键构造区域缺乏地震台站,以至于难以应用远震层析成像研究壳幔结构.为了实现台站匮乏构造区的远震层析成像,根据互易性定理,将传统远震成像中研究区域周边远震激发地震波、区域内台站记录地震信号(远震近台)的观测系统,变换成研究区域内地震激发地震波、周边远震距离范围内台站接收信号(近震远台)的观测系统,实现近震远台的远震层析成像.首先,本文给出了基于近震远台的走时层析成像方法的基本原理和实现步骤.随后,分析了影响成像结果的三个主要因素:射线覆盖密度、走时拾取误差和震源不确定性.最后,以日本俯冲带为例,利用近震远台的成像方法反演实际数据,得到日本俯冲带上地幔速度结构,实际算例证实了该成像方法的有效性.

时变海面与其上方导体平板的复合电磁散射研究

应用当前的数值方法求解动态海面与目标的复合电磁散射,由于海面的变化,在不同时刻需要对阻抗矩阵各元素及海面表面电流重新求解,因而要耗费大量内存和运算量.为了克服这一问题,本文应用物理光学(PO)近似求解了导体海面表面电流及导体平板的一阶散射场,应用基尔霍夫近似给出了海面的后向散射场,同时借助互易性定理降低了求解平板和海面之间二次耦合散射场的难度,讨论了平板尺寸、风速等对后向复合散射场的影响.另外,本文还推导出了耦合散射场多普勒谱频移的理论公式,详细分析了复合后向散射场的Doppler频谱特性.

平面上方二维介质目标对高斯波束的电磁散射研究

基于矩量法、互易性定理及镜像理论,提出了一种新的混合方法用于研究水平分界面上方二维介质目标对垂直入射高斯波束的差值散射场.应用镜像理论,介质水平分界面可被原始目标相对于该分界面的镜像目标所替代,从而给出散射问题的等效模型.在等效模型中,应用矩量法求解了原始目标及镜像目标对高斯波束的散射场,同时结合互易性定理得到了原目标与其镜像目标之间的耦合散射场.数值计算结果与相关文献方法及MoM所得结果进行了比较,验证了该混合方法的有效性.

平行柱体对平面波/高斯波束电磁散射

基于等效原理和互易性定理,研究了N个相互平行二维柱体对平面波/高斯波束的电磁散射特性,给出了求解N阶散射场公式.一阶散射可通过求解单个柱体的散射场得到,但对于高阶散射场而言,由于耦合散射的复杂性,很难给出精确的解析解.为了解决这一问题,借助等效原理和互易性定理给出了求解N阶散射场的面积分公式.只要给出柱体的i-1阶散射场及相关目标表面上的等效电流和(或)等效磁流,就可应用此公式求解i阶散射场.应用该近似方法计算了相互平行非均匀等离子体涂层导体圆柱的单/双站散射宽度,讨论了束腰半径、等离子体涂层厚度、电子密度、碰撞频率及雷达频率等对散射结果的影响.

两个相邻目标对平面波、高斯波束的光散射

基于等效原理和互易性定理研究了两个靠近目标对平面波、高斯波束的光散射问题,给出了这一复合光散射模型的二阶散射结果。通常一阶散射结果容易求解,但由于耦合效应的复杂性,很难给出二阶散射结果的解析形式。为了解决这一问题,应用互易性定理给出了求解任意相邻介质目标二阶散射场的公式,同时借助等效原理将求解散射场公式中的体积分简化为面积分的形式,从而降低了求解难度。求解了两相邻球形粒子的复合散射场,并将求解结果与应用时域积分方程法求得的结果进行了比较。同时,还讨论了束腰半径、目标位置对散射截面及偏振度的影响。