复杂媒质的电磁特性分析

论文摘要

分析复杂媒质的电磁特性对工程研究具有重要的理论和实用价值。复杂媒质包括各向异性煤质、双各向同性媒质、双各向异性媒质,其中双各向异性媒质是最一般的线性媒质。复杂媒质特性复杂且多为人工合成材料,工艺复杂,难度大,实验成本高且周期长,这时借助有效的电磁仿真就显得必要和迫切。近年来,随着计算机和现代科学技术的发展,如何准确分析复杂媒质目标体的电磁特性,一直是计算电磁学领域的研究热点。本文首先介绍了铁氧体材料的特性,在矢量有限元方法基础上,实现了铁氧体环行器的环行特性仿真分析:在合元极方法基础上,深入研究并推导了适用于铁氧体、等离子体、手征材料等复杂媒质的通用泛函及变分表达式,使得复杂媒质的统一建模成为可能,并进一步分析计算了位于自由空间中的各类复杂媒质体的电磁散射特性;迫于目标与环境一体化建模的需要,本文还研究了位于半空间中的复杂媒质体的散射特性,并引入曲面基函数,从而为准确拟合曲率较大的目标体提供了一条有效途径。此外,本文还研究了覆盖等离子体层的金属平板,其反射系数随等离子相关参数变化的一些特性。本文通过与其它理论方法结果的比较,验证了本文理论的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究工作的意义和现状
• 1.3 本文内容安排
• 2 基于有限元法的铁氧体环行器仿真分析
• 2.1 引言
• 2.2 有限元法的基本原理
• 2.2.1 ABC吸收边界条件
• 2.2.2 完全匹配层（PML）
• 2.3 有限元法分析环形器的基本原理
• 2.3.1 铁氧体特性
• 2.3.2 铁氧体的有限元法公式
• 2.4 数值结果与分析
• 2.4.1 环行器性能指标
• 2.4.2 波导环形器
• 2.4.3 微带环形器
• 3 复杂媒质的合元极方法分析
• 3.1 引言
• 3.2 合元极方法（FEBI）的基本原理
• 3.3 合元极方法分析双各向异性材料
• 3.4 数值结果与分析
• 3.4.1 各向异性媒质
• 3.4.2 双各向同性媒质
• 3.4.3 双各向异性媒质
• 4 复杂媒质的半空间散射分析
• 4.1 引言
• 4.2 基本原理介绍
• 4.2.2 数值结果与分析
• 4.3 曲面基函数
• 4.3.1 基于曲面单元的矩量法建模公式
• 4.3.2 基于曲面单元的有限元建模公式
• 4.3.3 数值结果与分析
• 5 非均匀等离子体上电磁波反射系数的数值分析
• 5.1 引言
• 5.2 金属平板覆盖非均匀等离子体的反射系数
• 5.3 数值计算结果讨论
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间学术论文提交情况