损耗介质中电磁波折射规律分析

本文在研究各向同性介质的基础上,分别对复折射角和复波矢两种方法进行考察,并从折射角和菲涅耳系数方面证明了这两种方法的等价性.我们进一步利用时域有限差分法数值模拟了损耗介质中的电磁波传播过程,验证了理论分析结果的可靠性.更有趣的是,与无损耗介质折射不同,电磁波在斜入射到损耗介质后可能存在不改变传播方向的情况,即折射角可以等于入射角.这些分析不仅有利于理解电磁波在无损耗介质-损耗介质中的传播规律,也对电磁学知识的学习与应用有所帮助.

吸波材料(RAM)用损耗介质及RAM技术发展趋势

综述了吸波材料(RAM)中常用损耗介质/吸收剂的种类、性能特点和吸收机理。阐述了目前RAM研究的发展趋势。

Maxwell方程用于电磁脉冲在损耗介质中的传播问题

Ｍａｘｗｅｌ方程组是否适用于电磁脉冲在损耗介质中的传播是个有争议的问题，Ｈ．Ｆ．Ｈａｒｍｕｔｈ在他的书中持完全否定的态度。我们从经典的Ｍａｘｗｅｌ方程出发，利用时域有限差分法在二维和三维空间模拟了电和磁阶跃电磁脉冲激励的平面电磁波在损耗介质中的传播，并与Ｈａｒｍｕｔｈ书中所给的算例进行了比较，在极限情况下二者符合得很好。这说明Ｈａｒｍｕｔｈ只是给出了一种电磁脉冲在捐耗介质中传播问题的解题方法，而不能否定Ｍａｘｗｅｌ方程的适用性。

损耗介质透镜实现皮秒脉冲电场在乳房组织模型中的聚焦

为实现ps脉冲电场(ps PEF)经冲激脉冲辐射天线(IRA)发射后在近似实际乳房组织(电导率为0.5 S/m)模型中的有效聚焦,采用计算机仿真技术(CST)Microwave studio软件构建了天线及乳房组织模型并计算了ps PEF在其中的聚焦特性。结果表明:引入优化参数的损耗介质材料(厚度为1 cm,电导率为10 S/m)衰减小路径角电场,最终能够实现ps PEF在焦点F2处的聚焦(电场强度E=0.08 V/m);损耗材料的引入使得焦点F2处的电场强度大大减小,引入损耗介质透镜,不仅实现了ps PEF在乳房组织模型中的良好聚焦,而且焦点F2处的电场强度(E=0.45 V/m)大大增强。因此,优化设计的损耗介质透镜能够实现ps PEF在生物组织中的有效聚焦。

地质雷达数值模拟中有损耗介质吸收边界条件的实现

利用时间域有限差分(FDTD)法将麦克斯韦方程进行离散化,可以对地质雷达进行数值模拟。利用完全匹配层(PML)作为吸收边界条件可以有效地吸收向外的电磁波,从而大大提高了计算效率。对于有损耗介质的情况,采用扩张坐标系下改正的麦克斯韦方程,只要扩张变量满足一定的关系,同样可有效地吸收向外的电磁波, 这种吸收边界条件称为通用完全匹配层。

低损耗介质材料复介电常数的变温测试

采用TE_(015)模高Q圆柱腔对X波段低损耗介质材料的复介电常数进行了变温测试,电场的极化方向平行于样品表面。可测温度范围为常温到200℃。在所有温度点上,空腔的无载品质因数均大于40000。复介电常数的测试范围ε_r:1.05～10,tanδ:3×10^(-2)～5×10^(-5),测试系统的最可几误差为|△ε_r|/ε_r|=1.5％,|△tanδ|=10％tanδ+3.0×10^(-5)。

周期损耗介质加载波导与均匀圆波导间的模式映射

损耗介质环与金属环间隔加载的周期损耗介质波导能够有效地控制各种模式的衰减特性,这对于抑制毫米波回旋行波管放大器的绝对不稳定性和提高其性能具有重要作用.针对应用于Ka波段、TE01模的回旋行波管放大器的周期损耗介质加载圆波导,系统地分析了该周期系统与均匀系统间的模式映射关系.研究表明,当介质层厚度一定时,均匀介质加载波导中的高阶模式可以映射为光滑波导中的低阶模式,且相互映射的模式在中空区域的场型一致.周期系统中的模式表现出复合模式的分布.在一个周期中,介质段和金属段的模式分别映射为均匀介质波导和金属波导中的模式.明确周期介质加载波导系统与均匀波导系统间的模式映射关系是分析发生在这种复杂的互作用回路中的回旋电子脉塞注波互作用的前提,对简化其物理模型具有指导作用.

磁偶极子激励的脉冲电磁波在损耗介质中的传播

本文用技坐标系中的时域有限差分法（FD-TD）模拟了磁偶极子激励的脉冲电磁波在均匀和轴对称分层均匀损耗介质中的传播问题，所得结果与文献中对类似问题的研究结果一致，从而相互得到了验证。并进一步证明Maxwell方程完全适应于脉冲电磁波在损耗介质中的传播问题。所用方法可用于电磁脉冲测并问题的进一步研究。

损耗介质加载结构Ka波段TE01模回旋行波管放大器稳定性的分析

该文从分析损耗介质加载金属圆波导中电磁波传输特性出发,应用回旋行波管放大器小信号色散方程,研究损耗介质加载结构TE01模回旋行波管放大器绝对不稳定性振荡和回旋返波振荡对器件稳定性的影响。结果表明:损耗介质的加载,可以提高绝对不稳定性起振电流,提高的幅度依赖于工作磁场偏离饱和磁场的程度、电子束横纵速度比等;增加波导损耗介质加载的厚度,可以提高竞争模式的回旋返波起振长度。合理选择波导的损耗层厚度、介电常数以及回旋行波管的工作电压、工作磁场和电子束横纵速度比,可以有效兼顾带宽和抑制不稳定性,保证回旋行波管放大器稳定工作。

回旋速调管加载损耗介质群聚腔的研究

用模式场匹配理论建立了散射矩阵,数值模拟并分析了加载损耗介质层对群聚腔Q值、谐振特性以及群聚腔两端漂移段半径的大小对谐振特性的影响。研究表明:加载损耗介质在高频率下使群聚腔主要寄生模式EH212和EH311得到极大的抑制,对工作模式H01模更有利;衰减常数随损耗层厚度的增加而迅速增加,Q值随介质厚度的增加迅速减小,因此在设计腔体时必须严格控制损耗材料厚度。最后为正在研制的回旋速调管设计了满足要求的低Q群聚腔,该腔冷测实验结果与计算结果基本一致。

有始有终信号在损耗介质中传播的研究

研究非正弦电磁波在损耗介质中传播的理论，对分析隐身技术中脉冲波的吸收等问题有理论指导意义。采用拉普拉斯变换可求出有始有终电场信号激励下，电磁波在损耗介质中传播时，电场强度的暂态解。利用高斯积分法及数组移位技术计算出雷达技术中所用的有限周期的方波脉冲和正弦脉冲在线性损耗介质中传播时，电场强度的波形变化。文中给出了一个计算实例，并分析了波形产生变化的规律及原因。

非均匀损耗介质体电磁逆散射的非相关照射法

本文提出一种恢复非均匀损耗介质体复介电常数的新方法。它基于这样一个原则,即当介质体被一组非相关入射波照射。可以从其散射场中获得充分的有关介质体的信息。本文给出了有关的公式和数值模拟结果。准确的恢复数据说明这种方法在电磁逆散射和微波成象的研究中很有潜力。

一些大损耗介质填充圆柱双站RCS的矩量法分析(英文)

用矩量法对一些用于雷达隐身技术和微波暗室设计的大损耗介电材料填充的无限长介质圆柱在TM波照射下的双站RCS进行了数值计算 .仿真结果表明 ,大介电常数低损耗材料散射较弱 .当ka0 较小时 ,填充介质的电参数对散射的影响较明显 ,且随双站角增大缓慢减少 ;当ka0 较大时 ,填充介质的电参数对散射的影响不明显 。

有损耗介质中探地雷达测量的数值模拟

对探地雷达来说,理想的介质应该是无损耗的介质,也就是不导电的介质。然而,绝大多数的地球介质是不同程度导电的,这在很大程度上影响了雷达的探测性能。提高雷达频率可以改善雷达的探测性能。用时域有限差分软件对地质雷达在有损耗介质中的探测进行模拟,可以发现使用不同频率的雷达波测量,对于频散介质,频率的升高不仅使分辨率升高,探测深度降低,而且随着频率升高,相同深度介质反射波的到达时间缩短。

部分相干平顶光束在增益或损耗介质中传输的M^2因子

根据光束在介质中传输强度二阶矩计算公式,推导出部分相干平顶光束在增益或损耗介质中传输的M2因子解析表达式,并将高斯-谢尔模型光束在增益或损耗介质中的传输作为特例统一于一般表达式中。研究结果表明:部分相干平顶光束在增益或损耗介质中传输时的M2因子与光束传输距离、光束相干长度、光束阶数及介质的特性有关。光束在增益或损耗介质中传输的这种特性为应用和控制光束传输提供了理论依据。

非正弦电磁波在损耗介质中的传播

通过采用拉普拉斯变换,推导出在损耗介质中麦克斯韦尔方程组磁场强度的暂态解。并以此表达式为基础,通过在计算机上进行模拟计算,给出了在几种损耗介质中非正弦电磁波传播的波形,并分析了其传播规律。

损耗介质中电磁波的准驻波及广义半波损失

讨论了正入射电磁波在损耗介质界面处的反射、折射规律，揭示了准驻波的形成及其规律，分析了广义半波损失的特点并给出了其基本判据．

基于双向射线追踪的损耗介质目标散射计算

双向解析射线追踪(Bi-directional Analytical Ray Tracing,BART)算法从发射端和接收端同时追踪电磁波射线在导体表面的弹跳过程,并用解析的三角形表征射线束的横向尺寸,极大地提高了电大尺寸导体目标的电磁散射计算速度.将此算法进一步推广,发展了扩展型双向解析射线追踪(Extended BART,E-BART)算法,并应用于电大尺寸、有耗介质目标的高频电磁散射计算.针对介质面元,E-BART算法需同时考虑反射射线和透射射线的追踪过程,并计算物理光学(Physical Optics,PO)和几何光学(Geometry Optics,GO)散射参数.损耗介质的射线传播过程满足复Snell定理,传播方向由等相面确定,衰减方向由等幅面确定.考虑到损耗介质内部的格林函数与空气的格林函数不一致,提出了PO/GO近似变换的思想来计算相应的散射场.与商业FEKO软件的计算结果对比,证明了E-BART算法的准确性和高效性,并分析了几种典型目标的散射特性.

基于辐射传输方程的低损耗介质微波介电常数反演

微波介电常数是分析和研究微波与介质之间相互作用的重要基础参数之一。笔者设计了一种针对低损耗介质微波介电常数的反演方法。引入并改进了辐射传输方程,将介质介电常数的实部和虚部与其微波亮温相关联。在温度均匀分布且表面光滑的条件下,利用改进的辐射传输方程,构造了低损耗介质微波介电常数的反演模型。基于模拟月壤物质,进行了反演模型的验证。结果表明,反演的介电常数的实部与北京师范大学提供的检测结果吻合良好,虚部与阿波罗14号月壤样品的平均测量值吻合良好。

左手损耗介质电磁参量的表示方法

作为研究损耗性左手材料的电磁特性的第一步是要解决其电磁参量的表达方式的问题。为此,分别利用复有效介电常数与复有效磁导率来表示左手介质的损耗特性,利用介质的电导率来表示左手介质的损耗特性这两种方法,推导出有损耗的左手介质的复波数、复波阻抗和复折射率的表达式,并将其与右手介质的表达式进行了比较。研究结果发现,损耗性左手介质的各电磁参量表达式均为复数形式;除了复波阻抗外,其它电磁参量的虚部均为正值,实部均为负值。最后推导出了两种表达方式之间的关系表达式。希望该研究结果可为左手损耗材料及相关问题如含有左手损耗材料的微波吸波体研究等提供有益的参考。