高功率微波脉冲的耦合与传播研究

论文题目: 高功率微波脉冲的耦合与传播研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 电磁场与微波技术

作者: 杨丹

导师: 廖成

关键词: 高功率微波,时域有限差分法,孔缝耦合,大气传输,时域伪谱算法

文献来源: 西南交通大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文主要研究了高功率微波脉冲的耦合效应与传播机理,由于其属于瞬态电磁学的研究领域,我们采用了时域有限差分法(FDTD)和时域伪谱算法(PSTD)进行了数值模拟,其结果揭示了高功率微波脉冲与带孔缝屏蔽腔体的耦合规律及高功率微波脉冲在大气层中的传播规律,对高功率微波脉冲耦合与传播的理论研究和工程应用具有重要参考意义。本论文首先综述高功率微波在电子战中的应用背景,介绍了高功率微波与电子设备耦合的特点及高功率微波在大气中传播的特点,通过对国内外研究现状的分析,表明我们的研究具有很强的前沿性和探索性。作为本文工作的基础,总结了属于高功率微波源之一的超宽带信号源的分析方法,然后引出了分析超宽带信号具有独特优势的时域有限差分法(FDTD),从而对时域有限差分法中所用的吸收边界条件进行了分析和改进。作为高功率微波脉冲的耦合效应研究,用时域有限差分法分析了超宽带脉冲与同面积、不同形状孔缝的耦合,得到的结果对屏蔽腔体的设计有一定的指导意义;针对既能精确模拟孔缝细微结构,又不大量增加计算内存的目的,采用了亚网格的时域有限差分法技术处理孔缝耦合问题,另一种方法是采用时域有限差分方法与区域分解相结合来对超宽带脉冲的耦合问题进行并行计算,所得结果证明了这两种方法的有效性;由于重复发射高功率微波的重要性,还研究了具有不同重复频率的脉冲串与目标腔体的耦合。高功率微波脉冲与计算机的耦合作用具有重要的战略意义,研究了超宽带脉冲与计算机机箱的耦合规律,得到的结果对电磁干扰防护及攻击具有重要作用;同时还研究了具有不同重复频率的脉冲串与计算机机箱的耦合规律。采用时域有限差分法对高功率微波脉冲在低空大气层中的传播过程进行了研究,数值模拟了尾蚀和大气击穿现象:采用时域伪谱方法对高功率微波脉冲

论文目录:

第一章引言

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究内容和主要工作

第二章 UWB电磁场分析以及FDTD的应用

2.1 超宽带信号的分析方法

2.1.1 超宽带信号的解析方法

2.1.2 超宽带信号的数值方法

2.2 时域有限差分法的应用

2.3 吸收边界条件分析、应用及改进

2.3.1 完全匹配层(PML)吸收边界条件

2.3.2 时域 MEI吸收边界条件

第三章 UWB脉冲与带孔缝腔体的耦合研究

3.1 超宽带脉冲信号

3.1.1 超宽带信号的定义

3.1.2 超宽带信号形式

3.2 超宽带脉冲与同面积不同形状孔缝的耦合研究

3.2.1 耦合模型

3.2.2 数值结果

3.3 超宽带脉冲与带孔缝腔体耦合的亚网格方法

3.3.1 边界场计算的波动方程法

3.3.2 边界场直接插值法

3.4 超宽带脉冲与带孔缝腔体耦合的并行算法

3.4.1 区域分解算法

3.4.2 使用 MPI库的并行DD-FDTD算法

3.4.3 电磁脉冲与孔缝耦合模型的算法分析

3.5 具有不同重复频率的脉冲串与目标腔体的耦合

第四章 UWB脉冲与计算机机箱作用的研究

4.1 不同入射方向电磁脉冲对计算机机箱的耦合规律

4.1.1 正入射情形

4.1.2 正面斜入射情形

4.1.3 背面垂直入射情形

4.1.4 侧面垂直入射情形

4.1.5 顶面垂直入射情形

4.1.6 上方斜入射情形

4.2 不同极化方向电磁脉冲对计算机机箱的耦合规律

4.3 具有不同重复频率的脉冲串与计算机机箱的耦合规律

第五章高功率微波脉冲大气层中的传播研究

5.1 电磁波传播的一般特性

5.2 高功率微波脉冲大气传播的分析与模拟

5.3 高功率微波脉冲在电离层中的传播研究

第六章结束语

致谢

参考文献

攻读博士学位期间完成的科研论文及承担的科研项目

发布时间: 2006-03-06

参考文献

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