电磁波极化及其应用

电磁波有效接收必须满足重要条件:同频(或同频段),较大方向共线和电场E珝收发有公共取向部分——最后一点正是本文所要讨论的核心概念:极化。从本质上讲,电磁波极化特性是产生波空间各向不同性的根本原因。本文从最一般的椭圆极化波着手进行深入分析,从而得到椭圆参数α,a和b的定量关系。线极化和圆极化均为问题的退化情况。文中还讨论了各种极化波的转换与分解,并强调极化的工程应用。     

平面波在三维完全匹配层中的传播特性

完全匹配层（ＰＭＬ）良好的吸波特性已成功地用于ＦＤＴＤ问题。Ｋａｔｚ给出了三维问题分量场所满足的１２个微分方程，但未对波在ＰＭＬ中的传播特性进行讨论。本文基于Ｋａｔｚ的微分方程组，推导出了平面波解、波数及其阻抗。     

任意方向平面波入射下有孔箱体屏蔽效能的估算*

根据Robinson 等效传输线理论,估算了有孔屏蔽箱体在任意入射方向平面波照射下的屏蔽效能。该 方法将任意入射方向平面波的传播矢量和电场矢量分解,使得复杂模型等效为两个不同极化方向平面波垂直入射 箱体开孔平面的简单模型,从而推导了计算屏蔽效能的一般表达式。数值仿真结果与CST 软件仿真吻合较好,验证 了方法的有效性。分析了平面波入射仰角和方位角对有孔箱体屏蔽效能的影响,数值结果表明:在0°~90°范围内, 箱体屏蔽效能随着平面波入射仰角的减小而增大,随着平面波入射方位角的减小而减小。     

平面波的复射线束展开

本文在高频渐近意义下,导出了平面波的复射线束展开系数公式,从而为已得到成功应用的平面波复射线束拟合展开提供了理论依据。     

任意极化波的传输效率对天线测量的影响

在测量圆极化天线辐射特性时,无论采用何种极化的测试信标天线,都会存在极化损失,即功率传输效率小于1,由此引入的测量误差是信标天线及待测天线极化特性的函数,因此需要对测量数据进行误差分析以及适当的修正。文中导出了任意两个椭圆极化波在一般情况下功率失配因子随轴比y和轴倾角r变化的计算公式,对工程中常见的几种情况进行了定量分析计算,讨论了功率失配校正因子的取值范围,以及对天线辐射特性测量精度的影响。     

平面波在有时变磁等离子体片空间中的传播

本文首次对平面波在有时变磁等离子体片的自由空间中的传播进行了分析。所得结果表明，沿正Ｚ轴传播的平面波（入射波）在磁等离子体片中激励起十一个波，除两个波外，其余波的频率均与入射波频率ω０不相等。其中两个沿正Ｚ轴方向传播，一个沿负Ｚ轴方向传播，这三个波的波数不变；另外八个波的波数与ω０无关，片两边的自由空间有两项场分量。当电子回旋角频率ωｃ为０时，其结论与文献［６］给出的为各向同性等离子体片时的一致；片厚ｄ→∞时，则可得到为磁等离子体半空间时的结论。     

三维FDTD方法中高效平面波源的引入

应用分裂平面波时域有限差分（Splitting Plane wave Finite Difference Time Domain,SP-FDTD）方法到三维时域有限差分（Finite Difference Time Domain,DFDTD）中引入高效平面波源.该方法基于分裂场思想,在一维FDTD上构造了新的迭代公式,使得一维FDTD和三维FDTD离散网格之间的数值相速度一致,消除了由于相速不一致而在总场区引起的泄漏误差以及插值带来的数值误差.通过数值算例验证了SP-FDTD方法对不同波源在任意角度（斜入射）下的平面波入射都是有效的,且泄露误差均在-300dB水平.     

太赫兹波在均匀磁化等离子体中的传播特性

研究了太赫兹波通过均匀磁化等离子体的传播特性,给出了太赫兹波衰减和相移随等离子体密度、碰撞频率、太赫兹波频率和磁感应强度的变化规律。等离子体电子密度越大,衰减和相移越大;随着碰撞频率的增大,电磁波的衰减先增加到峰值后逐渐减小,且随着磁感应强度的增加,衰减的峰值变大,峰值向碰撞频率减小的方向移动;当电子碰撞频率接近电磁波频率时等离子体对右旋极化波的衰减达到极大值。太赫兹波频率增大,衰减逐渐减小,而相移先增加后逐渐减小。     

多谱段滤光片平面波透射波前仿真测试方法

采用滤光片进行带通滤光是航天遥感相机实现多谱段成像的主要手段。滤光片一般使用平板玻璃作为基体,在平板玻璃两个通光表面镀带通的光学膜层,实现滤光的作用。所以对于滤光片而言,可以使用平面波透射波前评价其成像性能。干涉仪使用的测量光为单波长,无法实现全谱段覆盖。随着滤光片使用谱段数量的不断增加,干涉仪激光波长将不在滤光片的带通范围内,导致无法对其透射波前进行测试。为了解决滤光片带通谱段不包含干涉仪使用波长下的透射波前评价难题,提出了一种解决方案,使用单谱段干涉仪,结合滤光片镀膜前的前、后表面面形和透射波前、镀膜后的前后表面面形数据,研发了一种平面波透射波前的计算算法,得到仿真的镀膜后滤光片的透射波前数据,并以此来评价滤光片的成像性能。给出了透射波前仿真算法的详细理论推导。试验数据表明,在使用632.8 nm干涉仪波长下,滤光片镀膜后透射波前RMS的仿真精度小于0.004λ。该方法能够扩展应用在红外滤光片的测试中,实验使用3.39 μm的干涉仪测试,得到仿真误差约为0.002λ,均能实现较高精度。且在满足测试精度的前提下,有效降低了测试成本。     

天线极化特性的近场测量技术

针对天线极化特性如何在近场测量系统进行测试的问题,文中从实际工程应用出发,结合电磁场理论,基于椭圆极化波的分解理论,提出了利用线极化探头测量椭圆极化天线特性参数的方法。通过线极化探头进行两次正交的测量即可得到圆极化天线的方向图、轴比、倾角、增益等特性信息,也得到了线极化天线的交叉极化特性。     

分层介质中平面电磁波的传播与Zenneck波

平面电磁波作为一种理想的电磁波型,其在均匀介质中的传播特性分析是电磁场理论基础教学的核心内容.特别是均匀平面波由理想介质入射到与导电媒质平面分界面时的传播规律,是地球物理勘探、陆地移动通信工程及光纤传输技术的理论基础.本文分别以理想介质与理想介质和导电介质构成的两层平面分层媒质为例,应用场匹配方法,给出反射波和传输波分析求解的统一描述.与传统的处理方法相比,具有数学分析简洁严密与物理概念准确清晰的特点.     

Guided Waves Propagating Along the Magnetostatic Field at a Plane Boundary of a Semi-Infinite Magnetoionic Medium

The characteristics of the surface waves supported by a plane boundary of a semi-infiite region of gyrotropic plasma are investigated for the case in which the direction of the magnetostatic field is parallel to both the interface and the propagation direction. Two cases are considered, one for which the plasma is terminated by a perfectly conducting screen, and the other for which it is terminated by a semi-infinite region of free space. Surface waves are found to be propagated for all frequencies below both the plasma and the gyromagnetic frequency in the first case, and below both the plasma and 1/ /spl radic/2 times the upper hybrid resonant frequency in the second case. The characteristics of the surface waves are discussed, and numerical results of the phase velocity and the propagation coefficient of the surface waves along the interface, as well as their attenuation rates normal to the interface, are given.     

复合三角柱光子晶体传输特性研究

应用平面波展开法研究了二维复合介质柱光子晶体中引入缺陷和改变其折射率对传输特性的影响,得到了不同尺寸和介电常数下的透射谱,并与无复合介质柱光子晶体的结果进行了比较。结果表明:复合柱越细,禁带越宽,中心频率越高,变化关系与无复合柱的结果相反;复合柱折射率越大,禁带越窄,中心频率越低,与无复合柱的结果相同。     

Kerr型介质界面上弱非线性TM表面波的传播特性

本文研究Ｋｅｒｒ型介质界面上弱非线性ＴＭ表面波的性质。数值计算表明了沿线性与非线性介质界面传播的ＴＭ表面波的自散焦特性。