分层介质中目标的电磁特性研究

论文摘要

随着计算机性能的提高和数值方法的发展,在单片微波集成电路(MMIC)和微带天线以及半空间环境中,越来越多地应用了分层介质结构。在工程应用中,分层介质结构问题的电磁特性研究也日益受到青睐。如何对分层介质中目标体的电磁特性进行准确、快速地分析,长期以来一直是计算电磁学领域的研究重点。鉴于格林函数在分层介质问题中的重要性,本文详细的推导了用于多层介质中的谱域格林函数,利用Sommerfeld恒等式,给出了格林函数由谱域向空域转化的离散复镜像(DCIM)方法,并给出了多层介质空域表达式的具体形式。这些工作将为积分方程的快速求解打下基础。本文还针对半空间和多层介质环境下远场格林函数提出了新的方法:一、在半空间环境中,对远场格林函数采用高阶拟合的方法;二、在多层介质坏境,对远场表面波采用加法定理展开,进而使用快速多极子方法。这些方法的实现为分层介质中目标体的散射特性研究的准确性和高效性提供了保证。另外本文给出的方法不但能应用于半空间散射体的研究,还可应用于多层微带电路特性的分析,数值计算结果表明,这些方法具有很好的准确性和很高的计算效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究工作的背景和意义
• 1.2 研究历史与现状
• 1.3 研本文内容安排
• 2 分层媒质中目标特性的求解方法
• 2.1 概述
• 2.2 解析方法
• 2.3 数值方法
• 2.4 矩量法的基本原理
• 2.5 快速多极子方法的基本原理
• 3 分层媒质格林函数
• 3.1 概述
• 3.2 多层媒质谱域格林函数的推导
• 3.2.1 多层媒质中的电场和磁场谱域格林函数
• 3.2.2 多层媒质中矢位格林函数传统形式的推导
• 3.2.3 Michalski’s Formulation-C类格林函数的推导
• 3.3 空域格林函数的求解
• 3.3.1 索末菲积分（SI）表示的空域格林函数
• 3.3.2 格林函数的谱域表达式组成
• 3.3.3 索末菲恒等式
• 3.3.4 离散复镜像的具体过程
• 3.3.5 针对分层媒质中的DCIM
• 3.4 数值计算结果
• 4 半空间介质体目标的电磁分析
• 4.1 概述
• 4.2 传统有耗半空间问题的多层快速多极子
• 4.3 有耗半空间远场格林函数的高阶近似求解
• 4.4 数值计算结果
• 5 多层电路特性分析的快速多极子方法
• 5.1 概述
• 5.2 微带电路的快速多极子方法
• 5.2.1 混合位积分方程
• 5.2.2 远场格林函数及其快速多极子展开
• 5.2.3 数值计算结果
• 5.3 双层金属贴片的快速多极子方法
• 5.3.1 空域格林函数
• 5.3.2 多层快速多极子技术的应用
• 5.3.3 数值结算结果
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间论文提交情况