学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

各向同性和各向异性左手介质对电磁波的散射特性研究

作　者: 刘峥
导　师: 耿友林
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 左手材料无分裂场时域有限差分方法移位算子法各向异性左手材料雷达散射截面
分类号: O441.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 93次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

前苏联科学家V. G. Veslago在1968年发表文章指出：介电常数和磁导率都为负的介质将具有不同寻常的电磁特性。美国加州大学圣地亚哥分校的D. R. Smith等人根据英国帝国理工学院物理学家J. B. Pendry的研究结果,在2000年首次构造出介电常数和磁导率同时为负的人工介质。这些理论和实验的研究成果证明左手材料(介电常数与磁导率同时为负)是可以被制造出来的,在雷达技术,近场光学等领域具有重要广泛地应用前景,因此越来越多的研究人员进行了左手材料的物理性质、实验室制备以及数值模拟等方面的研究。本论文通过理论分析、数值模拟和软件仿真,重点研究了左手材料的相关性质和应用。研究内容包括适用于左手材料的无分裂场色散时域有限差分法、左手材料球与金属球涂覆左手材料的雷达散射截面、金属球涂覆左手材料的近场特性分析和各向异性左手材料的近场特性分析四部分。该论文的工作涉及以下几个方面：1.第2章提出了无分裂场FDTD迭代时内场与吸收层统一的方法,通过改变内场的计算系数实现了内部场计算与UPML吸收层计算的统一,然后通过场分量的简单存储,结合移位算子法使本程序可以分析各向同性的左手材料,同时也使程序简洁高效。2.第3章结合Drude色散模型,编写三维的无分裂场色散时域有限差分Matlab程序。计算了左手材料介质球与金属球涂覆左手材料后的雷达散射截面,并讨论了改变涂层等效介质参数对目标物体雷达散射截面的影响。3.第4章讨论了改变金属球涂层的介质参数及介质厚度,改变金属球与点源辐射间的距离,得出近场场强分布,很直观地给出了左手材料在雷达技术中的作用。4.第5章讨论了具有不同符号的介电常数和磁导率张量组合的介质特性,仿真了脉冲波束照射各向异性左手材料的近场特性,很直观地演示了各向异性左手材料的吸波特性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-20
  1.1 论文的研究背景、意义及其最新进展  10-13
  1.2 左手材料的反常的特性  13-17
    1.2.1 逆斯涅尔定律  13-15
    1.2.2 左手材料平板的汇聚效应  15
    1.2.3 逆多普勒效应  15-16
    1.2.4 逆切伦科夫辐射  16
    1.2.5 反光压效应  16-17
  1.3 左手材料的应用前景  17-19
    1.3.1 定向天线  17
    1.3.2 光学仪器  17-18
    1.3.3 谐振器和Bragg反射镜  18
    1.3.4 吸波隐身材料  18
    1.3.5 左手材料的其他应用  18-19
  1.4 本论文的主要工作内容  19-20
第2章左手材料中的波方程及其FDTD形式  20-39
  2.1 色散介质中电磁场计算的数值方法  20-22
    2.1.1 处理色散介质数值方法的时域法和频域法介绍  20
    2.1.2 FDTD方法中处理色散介质本构关系的方法简介[39-431  20-22
  2.2 时域有限差分方法  22-31
    2.2.1 Yee网格  22-26
    2.2.2 色散介质中的FDTD表达式  26-29
    2.2.3 几种色散模型的移位算子法的参数值  29-31
  2.3 UPML吸收边界  31-33
  2.4 UPML吸收边界与内部场计算的统一  33-35
  2.5 近远场外推  35-37
  2.6 数值色散和收敛性  37-38
  2.7 本章小结  38-39
第3章左手材料的雷达散射截面的仿真分析  39-47
  3.1 雷达散射截面的概念  39-41
    3.1.1 雷达散射截面的定义  39-40
    3.1.2 雷达散射截面的分类  40-41
  3.2 左手材料的雷达散射截面特性的分析  41-44
    3.2.1 右手材料介质球的散射结果分析,验证程序的有效性  41-42
    3.2.2 电小尺寸左手材料介质球的RCS  42-43
    3.2.3 电中尺寸左手材料介质球的RCS  43-44
  3.3 金属球涂覆左手材料的雷达散射截面分析  44-46
    3.3.1 金属球涂覆右手材料的散射结果分析,验证程序的有效性  45
    3.3.2 金属球涂覆左手材料的电磁散射特性分析  45-46
  3.4 本章小结  46-47
第4章点源辐射经过金属目标涂层的近场分析  47-50
  4.1 左手材料和右手材料介质球近场特性的比较  47
  4.2 改变金属球目标涂层介质参数  47-48
  4.3 改变金属球目标涂层材料参数和厚度  48-49
  4.4 本章小结  49-50
第5章各向异性左手材料介质球的近场特性分析  50-57
  5.1 各向同性与各向异性左手材料交界面处的反射和透射  50-52
  5.2 高斯波束经过各向异性左手材料的HFSS仿真比较  52-55
    5.2.1 高斯波束经过截止介质的介质球的仿真分析  52-53
    5.2.2 高斯波束经过反截止介质的介质球的仿真分析  53-54
    5.2.3 高斯波束经过无截止介质的介质球的仿真分析  54
    5.2.4 高斯波束经过全截止介质的介质球的仿真分析  54-55
  5.3 本章小结  55-57
第6章总结与展望  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-63
附录  63

各向同性和各向异性左手介质对电磁波的散射特性研究

内容摘要

全文目录

相似论文