等离子体的SO-FDTD算法和对电磁波反射系数的计算分析

将一类色散介质的介电常数写成有理分式函数形式，进而导出FDTD中电位移矢量D和电场强度E之间的关系，形成SO-FDTD方法. 应用该方法计算了冷等离子体平板对电磁波的反射系数，通过与解析结果的比较，验证了该算法的高效性和高精度，同时，应用SO-FDTD方法，计算了等离子体层对垂直入射电磁波的反射系数，结果表明：等离子体厚度、电子密度、电子密度的分布形式和入射波频率是影响反射系数的重要因素. 关键词： 等离子体 电磁波 FDTD方法     

64单元矩形径向线阵列天线馈电网络的设计

 提出并设计了一种新型耦合探针,研究表明,该探针能有效地扩大耦合调节范围,并基于此探针,研究了中心频率为2.1 GHz的64单元矩形径向线天线阵馈电网络,并进行了优化设计。模拟结果表明:该口径为744 mm×744 mm的馈电网络在中心频率处能达到64路近似等幅馈电,中心频率处的反射系数小于0.1,在2.05～2.15 GHz的频带范围内,反射系数小于0.2。     

Ku波段28单元径向线阵列天线馈电系统设计北大核心CSCD

研究了一种Ku波段多单元矩形径向线子阵馈电系统.为了满足特定耦合量的要求,提出了一种层叠式的新型耦合探针,并以此为基础,对中心频率为12.5GHz的28单元矩形栅格径向线子阵馈电系统进行了设计与分析.模拟仿真结果表明：该口径为61.6mm×125.2mm 的馈电系统在12.5GHz中心频率处反射系数为0.015,耦合不平衡度为1.05dB;同时在12.2-12.7GHz的频带范围内,反射系数小于0.1,耦合不平衡度最大值为2.62dB,基本满足了28路等幅馈电输出的要求.     

薄膜材料与器件

利用多光束干涉原理的等效腔模型对四分之一波长多层介质镜进行了研究。证明在反射镜中心频率,附近,形为尸(。)exp[i沪(a,)〕的反射系数中的尸(。)等于尸(、),厂动与频率成正比。求得了在介质具有微弱吸收情况下,吸     

大尺寸模式转换天线的设计和实验研究

 在同轴波导尺寸较大的情况下,传统的插入四块金属板的同轴插板式模式转换器难以满足扇形波导内单模传输的条件。通过增加插板数目,设计了大尺寸情况下的模式转换器,并将其与同轴喇叭有机结合,设计了一个中心频率为7 GHz的新型模式转换天线,可以实现高功率微波源输出TEM模的定向辐射。该模式转换天线的数值计算结果为：增益22.2 dB,口径效率53.7%,中心频率上反射系数为0.07,在6.5~7.5 GHz频率范围内反射系数小于0.3。实验测量结果为：增益21.5 dB,口径效率约46%,在6.5~7.5 GHz频率范围内反射系数约为0.07~0.39。数值计算与实验测量结果基本一致。     

固体滑移界面的超声评价

为评价固体滑移界面的特性,根据QSM界面模型和粘滞流体的本构方程导出了滑移界面的界面劲度系数及垂直入射到固体滑移界面的超声纵波和SH波的反射系数公式,其中纵波的反射系数与滑移界面层的绝热体积弹性模量、粘滞系数和入射声波的频率有关,而SH波的反射系数与界面层的绝热体积弹性模量和入射波的频率无关。因此,可以用SH波直接评价界面的不同粘滞状态,且不受检测频率的限制。要评价界面的绝热体积弹性模量,则必须增加纵波检测。利用蜂蜜和水模拟不同滑移界面层的声波反射实验验证了上述理论结果。     

高功率过模圆波导到两路矩形波导功分器

基于模式匹配法分析了高功率过模圆波导到两路矩形波导功分器在传输过程中高阶模式的传输和反射问题,分析得到了高传输效率对过模圆波导的要求,并以此仿真设计了中心频率为2.88GHz的功分器,设计结果表明:在中心频率下反射系数为0.05,对应的圆波导TM01模到矩形波导TE10模传输效率大于99%,真空中功率容量为2.83GW;在2.82~2.94GHz的频带范围内反射系数小于0.1,对应的传输效率大于98%。     

4单元矩形径向线螺旋阵列天线的理论分析和数值模拟

 提出了一种便于组合的矩形径向线螺旋阵列天线。介绍了该矩形阵列天线的提出背景以及工作原理，分析了L型电磁组合探针的耦合特性，设计并数值模拟了中心频率为4.0 GHz的4单元矩形径向线螺旋阵列天线。模拟结果表明：该天线易于实现单元天线激励幅度和相位的均匀性及其随频率变化的平坦性。该口径为90 mm×90 mm 的天线在中心频率4.0 GHz 下，方向性系数为12.57 dB，轴向轴比值1.55；在3.60～4.05 GHz的频率范围内方向性系数大于11.6 dB，轴比小于1.55，反射系数小于0.2。     

金属平板前等离子体的电磁波功率反射系数计算分析

把金属平板前非均匀等离子体层简化为分层均匀的平板模型，采用等效输入阻抗方法，计算大气或真空边界入射波的总功率反射系数，分析其影响因素.计算结果表明：电子数密度大 小、等离子体层厚度、入射波频率和入射角是功率反射系数的主要影响因素，适当调整其中任何一个，都可以达到降低功率反射系数的效果.在低频段，电子数密度的分布对功率反射系数几乎没有影响；在高频段，电子数密度的分布对功率反射系数有影响.等离子体厚度、入射波频率、电子数密度分布对功率反射系数的影响几乎与波的极化方向无关. 关键词： 等离子体 电磁波 传输     

电磁波在磁化等离子体表面的功率反射系数计算研究

采用等效输入阻抗方法计算金属平板前非均匀磁化等离子体层对垂直入射电磁波的功率反射系数，结果表明，电子数密度大小、等离子体层厚度、入射波频率和外磁场是功率反射系数的主要影响因素.电子数密度取值必须合适，外加磁场才能明显降低等离子体对入射电磁波的功率反射系数.入射电磁波频率增加时，必须加大外磁场强度，才能明显降低功率反射系数. 关键词： 等离子体中电磁波的传输 等离子体特性 电磁波     

A modified warping operator based on BDRM theory in homogeneous shallow water

In this paper, a modified warping operator for homogeneous shallow water based on the Beam-Displacement Ray-Mode (BDRM) theory is presented. According to the BDRM theory, the contribution of the beam displacement and the time delay to the group velocity can be easily considered in a shallow water waveguide. A more accurate dispersion formula is derived by using the cycle distance formula to calculate the group velocity of normal modes. The derived dispersion formula can be applied to the homogeneous shallow water waveguide. Theoretically, the formula is related to the phase of the reflection coefficient and suitable for various bottom models. Furthermore, based on the derived dispersion relation, the modified warping operator is developed to obtain linear modal structures. For the Pekeris model, the formulae for the phase of the reflection coefficient are derived in this work. By taking account of the effect of the bottom attenuation on the reflection coefficient, the formula for the phase of the reflection coefficient including the bottom attenuation is obtained for the Pekeris model with a lossy bottom. Performance and accuracy of different formulae are evaluated and compared. The numerical simulations indicate that the derived dispersion formulae and the modified warping operator are more accurate.     

基于等效参数反演的敷设声学覆盖层的水下圆柱壳体声散射研究

应用了一种等效方法计算敷设声学覆盖层无限长圆柱壳体水下声散射特性.等效方法的核心是忽略复杂声学覆盖层内部的声学结构,将其作为具有等效材料参数的均匀阻尼层进行建模,该均匀阻尼层具有和原覆盖层相同的复反射系数.进而,应用COMSOL Multiphysics软件建立敷设均匀阻尼层圆柱壳体的有限元模型并求解其声散射特性.等效方法的关键是等效材料参数的获取.采用充水阻抗管实验和有限元数值实验两种方法获取声学覆盖层贴敷在与壳体具有相同厚度、相同材料背衬条件下的复反射系数,在此基础上,基于遗传算法反演材料的等效参数.研究表明,等效参数具有频变特性,且尽管等效杨氏模量和等效泊松比在频率范围内存在较大波动,但是等效前后复反射系数仍保持一致.为了验证等效方法求解壳体声散射特性的准确性,同时建立了敷设声学覆盖层壳体的完整有限元模型,将覆盖层内部声学结构进行精细建模,并求其声散射特性.结果表明,两种方法求得的形态函数符合得较好,在整个频率范围内平均误差大约为1 d B.     

Nonlinear propagation effects on broadband attenuation measurements and its implications for ultrasonic tissue characterization.

A study is presented in which the influence of the pressure amplitude of the incident pulse on the estimated frequency dependency of the attenuation coefficient is shown. First, the effect is demonstrated with a simple theoretical model for both transmission and reflection measurements. Simulations show that for both measurement techniques a high-amplitude incident pulse results in a biased estimate of the attenuation coefficient due to nonlinear interaction of the different frequency components of the incident pulse. It is shown that in transmission and reflection measurements the biases have opposite signs. The effect of bandwidth, central frequency, and phase of the incident pulse on this bias is investigated. Second, the effect is demonstrated both in vitro, using a broadband through-transmission substitution technique on a tissue mimicking gelatine phantom, and in vivo, using reflection measurements with standard clinical equipment. The experimental results agree well with the theoretical model. The relevance of this study for ultrasonic tissue characterization is shown.     

碳纳米管吸收电磁波特性

本文研究碳纳米管阵列的介电谱函数与吸收电磁波的特性。应用等离激元和无规相近似方法给出碳纳米管的介电谱函数,进而求出吸收系数和反射功率比。介电函数随电磁波的频率变化,在光子能量与系统电子的能谱差相匹配时产生共振吸收,吸收系数出现多个大的吸收峰。反射功率比随薄层厚度的增加而指数衰减,其衰减速率和饱和值与电磁场的频率和碳纳米管的结构有密切的联系。     

覆盖X和Ku波段的低雷达散射截面人工磁导体反射屏

设计并制备了一种基于人工磁导体(artificial magnetic conductor, AMC)的覆盖X和Ku波段的宽带低雷达散射截面(radar cross section, RCS)反射屏. 将双频带耶路撒冷十字形AMC结构和宽带双金属方形AMC结构复合, 通过参数优化, 使耶路撒冷十字形结构的反射相位反转频点与方形结构的反射相位零值频点重合或者非常接近, 进一步扩宽有效相位差区域, 从而拓展RCS减缩带宽. 给出了反射能量峰值方位的一般理论计算公式, 当入射角度、棋盘单元尺寸和观察频率确定后, 可通过公式计算出反射峰的方位. HFSS软件仿真结果与理论计算结果符合较好, 验证了理论公式的正确性. 同时与等尺寸金属平板相比, 在7.4–17.0 GHz 频带内, 除9.8 GHz附近的少数频点外, 天线后向RCS均有-10 dB以上的减缩, 基本覆盖X波段和Ku波段, 相对带宽为78.7%, 在11.6 GHz时, 减缩量最大, 达到40.3 dB. 加工了反射屏实物并进行测试, 测试结果与仿真结果基本一致, 证实了反射屏具有宽带的低RCS特性.     

钢板-空气背衬上含空腔粘弹性材料层的声反射特性

本文研究声波从水中入射到粘弹性材料层-钢板-空气上的反射特性，运用分层介质中的波动理论研究粘弹性层均匀情况的声特性，运用有限元方法研究粘弹性层含空气腔结构情况的声特性。结果表明，改变粘弹性材料消声特性需要综合调整材料的弹性参数；粘弹性层内的空腔结构对声特性产生很大影响，改变其谐振特性和反射系数的收敛特性。文中以含圆锥腔、圆台等复合腔的结构粘弹性层为例，计算了其反射系数的频响特性、谐振模态，并分析了结构的影响。     

环形激光器反射镜相位延迟差测量方法研究

理论上推导出了环形激光器对Ｓ光和Ｐ光相位延迟差与其拍频峰对应的压电陶瓷电压差的关系式,分析了方形环形激光器对Ｓ光和Ｐ 光的频率响应特性,通过测量拍频峰电压差实现环形激光器反射镜相位延迟差测量。通过搭建环形激光器频率响应特性测试系统,从实验上验证了理论计算的正确性。结果表明,该方法测量误差小于１．５％,满足环形激光器反射镜相位延迟差测量要求。     

Multisoliton phase shifts in the case of a nonzero reflection coefficient

We study multisoliton solutions of the Korteweg-de Vries equation in the case of a nonzero reflection coefficient. An explicit phase shift formula is derived that clearly displays the nature of the interaction of each soliton with the other ones and with the dispersive wavetrain. In particular, this formula shows that each soliton experiences in addition to the ordinary N-soliton phase shift an extra phase shift to the left caused by the collision with the dispersive wavetrain.     

镀膜光纤声光相位调制器及压电层反射系数的研究

主要研究镀膜光纤声光相位调制器。介绍了氧化锌镀膜光纤的几何结构，分析了此几何结构压电声光振荡的基本原理，给出了光纤声光相位调制器的等效网络模型，根据此模型得到了声光压电层反射系数，并按实际参数进行了计算机模拟计算。     

Identifying contributions of individual layers constituting multilayer dielectric mirrors

First-order approximations have been used to study the recursion expressions of the reflection and transmission coefficients of a weakly absorptive multilayer mirror. It has been proved that in the proximity of the central frequency ω₀ of a quarter-wave mirror, contributions of an individual layer to the reflection delay time and absorption-induced reflectivity reduction can be quantitatively specified with a single weighting factor pertinent to that layer. Derivations have indicated that the absorption-induced reductions of mirror reflectivity and reflection delay can be reduced by selecting an odd layer number and a large index ratio between alternating high and low refractive index coating materials. Calculations have also suggested that the absorbed incident light is not distributed, among the reflected and transmitting parts, according to the ratio between the reflectivity and potential transmission.