尖劈吸波体的研究和微波暗室的模拟

对尖劈形状吸波体的吸波性能进行了研究,并对导弹导引仿真实验用的微波暗室的性能进行分析和仿真.首先对尖劈体的二维反射性能进行了研究,从单条波线反射的原理出发,得到波束平面反射的统计模型.单条波线的反射通过数值模拟得到;波束反射模型则通过对数值模拟的结果进行统计和拟合得到,最终用多项式表示.对于一些简单或特殊的情况,也给出了解析解.通过分析发现,三维反射和二维反射之间有明确的关系.这种关系可以由三维入射角和反射次数决定,而反射次数可以通过二维模型得到.据此将平面反射模型扩展为三维反射模型,从而得到尖劈形状吸波体的三维反射模型.无回波暗室用于模拟没有背景微波辐射的环境,其关键在于选择合适的吸波材料.基于微波反射通量平衡原理,建立了考虑暗室墙面各点之间的相互影响的耦合模型,从而可以求解出在指定的发射源照射之下墙面各点的辐射强度分布.对模型的求解精度和收敛性进行了验证.基于此模型,对一个导弹引导试验进行了数值模拟,推算出了使用两种不同吸波材料时静区接收到的微波信号的信噪比.     

吸波材料与微波暗室问题的数学建模

为了分析微波暗室的性能,采用几何光学的方法,用虚像延拓来刻画辐射波在暗室诸墙面上的反射过程,从而建立微波暗室模型.问题一考虑单个尖劈几何空缺间反射过程的数学模型,利用平面镜成像原理,采用延拓的方法,将尖劈几何空缺空间延拓到一个圆柱上,将入射波在尖劈空缺间的反射过程等价地看成入射波在一个圆柱内的空间直线传播过程,称为"虚像传播直线".问题二中要分析微波暗室的性能,主要采用的指标是静区从诸墙面得到的反射信号的功率之和与从信号源直接得到的微波功率之比y.采用静区延拓的方法,将微波暗室暗箱化,首先建立一个余弦辐射体的点辐射源到一有界平面的辐射模型,然后通过该模型计算点辐射源到各个静区虚像的辐射功率总和作为静区从诸墙面得到的总功率,建立微波暗室的反射模型.实验证明,当采用平板吸波材料时(垂直反射率为0.5),无法满足导引仿真要求,当采用性能较好的尖劈形吸波体时(垂直反射率为0.05),能够满足仿真要求.     

吸波材料与微波暗室吸波性能研究

主要解决入射波在尖劈吸波材料几何空缺间反射过程的问题以及微波暗室性能是否满足导引仿真要求的问题.对于问题一,首先建立了二维情况下入射波线在尖劈几何空缺间反射过程的数学模型,提出了临界状态的概念,根据光学原理,三角几何原理推出了辐射波在各个反射点处的入射角及反射点距尖劈底面高度表达式,求出了最终反射波的方向、辐射强度.最后根据坐标分解法将其拓展到三维空间.对于问题二,综合考虑辐射波在六个面间的相互影响,运用微元法的思想和微积分的相关知识,推导出静区直接接收到微波信号的公式以及微波信号经整个微波暗室内壁一次反射后被静区接收到的微波功率公式,用数值积分的方法求得了静区得到的反射信号的功率与静区直接得到的微波功率之比,并对部分反射光难以计算的问题提出了数学模型修正的建议和方法.     

吸波材料与微波暗室问题的数学模型

为分析尖劈形材料的吸波性能,建立了半圆镜像模型将辐射波在尖劈空间的传播等效为射线对等分半圆的切割,确定了反射波线和吸波材料几何参数之间的解析关系.对于微波暗室问题,假设在余弦辐射体上随机选取一个方向的能量波束集中了其所有能量,分别建立了加权能量分布模型和Monte Carlo模型,仿真验证了两模型结论的一致性.     

尖劈吸波体与导引仿真用微波暗室的性能研究

首先,针对尖劈形状吸波体的性能问题,给出了直接计算法和基于镜像模型的方法,并对其进行了对比计算与仿真.其次,对于微波暗室的性能研究,针对不同的复杂度要求,建立了两种数学模型—射线追踪(Ray Tracing)模型和基于Markov链的有限元(FEM,Finite Element Model)模型.建模过程和仿真结果表明,Ray Tracing模型的计算复杂度较低,但电磁波"镜面反射"的假设过于理想,模型较为粗糙,只能用于粗略模拟实际情况.而基于Markov链的FEM模型较Ray Tracing模型更加精确.同时,相比于传统的具有高计算复杂度的FEM模型,基于Markov链的FEM模型计算更加简便,利于计算机仿真实现,而且不降低FEM模型的精确度,可以精确模拟实际情况.     

电磁波经反铁磁膜层透射的多稳特性 *

分析了有损耗的反铁磁晶体对圆偏振电磁波的非线性磁化响应,得到了非线性磁化率的具体表达式.研究了红外电磁波经反铁磁膜层透射的多稳特性.理论分析表明,多稳效应的阈值主要取决于波的频率、膜厚和入射区域的介质特性,而与出射区域的介电常数无关.膜厚的增加使得功率多稳态的阈值下降、动态区域变小、阶跃值减小.系统的最大透射率为1,最小透射率与频率有关,与膜厚或入射、透射区材料的介电常数无关.     

基于几何光学法和惠更斯原理的微波暗室性能分析

微波暗室在导弹导引仿真中已广泛使用,针对导弹导引仿真试验中用到的微波暗室的静区性能评估问题,分别建立了基于几何光学法和惠更斯原理的评价分析模型.此模型考虑了暗室空间内各个壁面电磁辐射的相互影响,将壁面看作次级余弦辐射体,建立了描述壁面任一点垂直辐射强度的积分微分方程.通过离散方法将问题转化为求解线性方程组的数值问题.计算得到暗室壁面辐射强度分布以及性能指标γ.结果表明,垂直反射率为0.5时不满足要求,而0.05时满足要求.最后考察了模型的收敛性,随着离散度的增高,计算结果趋于稳定.     

目标散布区对导弹目标选择概率影响的仿真模型

当反舰导弹飞近目标散布区时,导弹搜索雷达必须开机搜索目标,导弹根据目标反射信号的几何或能量特性,利用某一算法从被探测到的,包括敌方施放的假目标在内的所有目标中选择某一目标作为导弹的攻击目标.目标散布区的外形和大小对导弹选择真实目标概率的影响是一个尚未得到深入研究的问题.推导了目标散布区对导弹正确选择目标概率的影响函数;在考虑了目标舰及时提供假目标的仿真模型的基础上,给出了七种导引头选择目标的算法及仿真模型.仿真结果表明,目标散布区影响反舰导弹雷达的开机时间,从而影响导引头选择真实目标的概率及其抗电子干扰能力.     

具有微极弹性构架的流体-饱和多孔固体中波在边界面处的传播

通过研究匀质非黏性液体半空间和微极流体饱和多孔固体半空间交界面处平面波的反射与透射,得到不同角度入射波的反射和透射系数.计算出反射波与透射波的振幅比数值,并用图表示出微极性和多孔性对反射和透射的影响.最后根据公式对一些特例进行了推导.     

外显子周期性探究及自适应识别快速算法研究

外显子的3-周期性已被广泛的应用到基因识别中,而通过大量的实验表明并不是所有的已知外显子都表现出3-周期性,探究不同变换下外显子3-周期性的表现,得到自相关傅里叶变换可以增强外显子的3-周期性质;同时研究了不同数值映射之间在计算平均功率谱,N/3处功率谱和信噪比的关联,通过理论推导得到关联结果,进行仿真实验,并且结合Voss映射下的快速算法提出Z-curve映射下的快速算法,模拟不同DNA序列分别按照Z-curve映射下原始计算方法和快速算法计算相应的公式,实验结果证明快速算法的有效性和快速性,最后给出自适应窗口平移法识别外显子,利用评价指标,证明算法的实用性和可行性.     

Über eine anschauliche Darstellung der Vorgänge bei der Fortpflanzung von unstetigen Signalen in Wellenleitern

Summary The electromagnetic radiation in a wave guide due to an electric dipol may be considered as consisting of the incident primary radiation and the waves generated by successive reflections from the walls of the pipe. This picture was applied to study the propagation of a cut-off periodic wave, first generally for any section of the wave guide and then more in detail for a rectangular section. The field consists in any given moment after the beginning of the dipol radiation of a finite number of such waves, the fronts of which are generally electromagnetic wave surfaces. In the foremost wave front and the points just behind it the electromagnetic field is given by the primary radiation. But very soon the field subsides in the forerunner till the arrival of the first main wave.     

薛定谔方程在非一致网格下数值模拟的界面条件

本文研究了一维线性薛定谔方程在非一致网格下数值模拟的问题.在数值模拟中,非一致网格在界面处会产生虚假反射,利用局部时间步长和界面条件的方法,成功的减小了虚假反射.改进和提高了薛定谔方程数值模拟的效率和精度.     

长波在弯曲管道中的传播——Ⅱ长波在变截面孔洞中传播时匹配方法的应用

以k表示波数,a表示孔洞横截面的特征半径,本文只研究参数ε=ka≤1(即长波)的情况,本文用正则摄动的方法,给出了长波在变截面孔洞中传播时,其复速度势函数渐近展开的一般表达式;论述了长波在两端开口或一端开口一端封闭的变截面孔洞中传播时,如何用匹配方法求得波在洞口反射、散射和辐射的系数;以三个不同的孔洞作为实例,具体说明三维或二维此类问题的求解方法.     

Coherent Reflection of Electromagnetic Plane Waves from Infinite Rough Slabs

We adopt the prospect of an observer interested to optimise the signal-to-noise ratio in the reception of the backward radiation coming from a surface illuminated by an electromagnetic wave with a wavelength chosen to minimize the diffuse scattering so that he has just to point his receiver in the direction of the coherent reflection. Then, to analyse the coherent reflection for harmonic plane waves impinging on a dielectric infinite film deposited on a metallic substrate we develop a formalism generalizing the customary angular spectrum representation used to tackle this kind of problem. This new approach whose efficiency is proved in the easier situation of a dielectric film endowed with an impedance, is used to get the coherent reflection from a structured 1D-dielectric film illuminated by TE and TM electromagnetic plane waves when the rough amplitude h is small enough to justify 0(h ²) approximations. The Idemen technique is used to get the boundary conditions needed to tackle these scattering problems.     

A hybrid technique for computing the power distribution generated in a lossy medium during microwave heating

Over the years researchers in the field of computational electromagnetics (CEM) have investigated and explored a number of different techniques to resolve electromagnetic fields inside waveguide and cavity structures. The equations that govern the fundamental behaviour of electromagnetic wave propagation in such structures are Maxwell's equations. In the literature, a number of different techniques have been employed to solve these equations and out of these methods, the classical finite-difference time-domain (FD-TD) scheme, which uses a staggered time and space discretisation, is the most well-known and widely used. However, this scheme is complicated to implement on an irregular computational domain using unstructured meshes.This research work builds upon previous work undertaken for a waveguide, where a coupled method was introduced for the solution of the governing electromagnetic equations. In that work, the free-space component of the solution was computed in the time-domain, whilst the power distribution in the load was resolved using the frequency dependent electric field Helmholtz equation. This methodology resulted in a time-frequency domain hybrid scheme. In this paper, the hybrid method has been tested further for both waveguide and cavity configurations that are loaded with a lossy dielectric material. Numerical tests highlight both the accuracy and computational efficiency of the proposed hybrid strategy for predicting the power distribution generated during microwave heating processes. The accuracy of the hybrid scheme is gauged by direct comparison with the FD-TD numerical solutions and previously published thermal images.