拋物線(xiàn)方程方法是從波動(dòng)方程推導(dǎo)出來(lái)的一種近似數(shù)值方法。它在電磁波傳播問(wèn)題中應(yīng)用廣泛,如今也被推廣至求解電大尺寸目標(biāo)的電磁散射問(wèn)題中。拋物線(xiàn)方程方法介于精確數(shù)值方法和高頻近似方法之間,它可以在計(jì)算資源有限的條件下得到精度較滿(mǎn)意的計(jì)算結(jié)果。本文對(duì)拋物線(xiàn)方程方法在有耗媒質(zhì)電磁散射和傳播問(wèn)題中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。首先,闡述了矢量拋物線(xiàn)方程方法的基本原理。先后介紹了建立目標(biāo)模型的具體方法和金屬目標(biāo)對(duì)應(yīng)的邊界條件,并引出了描述介質(zhì)電磁特性的阻抗邊界條件。然后,研究了有耗介質(zhì)電磁散射的拋物線(xiàn)方程方法。通過(guò)推導(dǎo)適用于矢量拋物線(xiàn)方程的阻抗邊界條件形式,分別得到了基于Crank-Nicolson差分格式的阻抗邊界拋物線(xiàn)方程方法和基于交替方向隱式差分格式的阻抗邊界拋物線(xiàn)方程方法;并推導(dǎo)了基于阻抗邊界條件的寬角拋物線(xiàn)方程,從而能夠在更寬的角度上獲得目標(biāo)的雷達(dá)散射截面積。接著,將頻域阻抗邊界條件拋物線(xiàn)方程方法進(jìn)一步拓展到了時(shí)域,對(duì)有耗媒質(zhì)的寬帶電磁特性進(jìn)行了分析。最后,研究了有耗媒質(zhì)背景中電波傳播的損耗特性,例如大氣環(huán)境和風(fēng)沙環(huán)境。通過(guò)建立大氣復(fù)折射率模型和風(fēng)沙等效介電參數(shù)模型來(lái)描述這兩種傳播媒質(zhì)的電磁特性,然后將它們的等效折射指數(shù)引入到拋物線(xiàn)方程方法中,就可以快速分析電磁波在有耗媒質(zhì)中的傳播特性。
【學(xué)位單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TN011
【部分圖文】：

２??式中忽略的二次項(xiàng)與電磁波傳播角度有關(guān)，對(duì)于與Ｘ軸夾角為ａ的平面波，忽略項(xiàng)正比??于ｓＷｌ如圖２．２．１所示，可以繪出近似過(guò)程的誤差大小與電磁波傳播角度的關(guān)系。??０．５?｜???０．４?－??〇．３?－?ｙ??＊?／??嗥?／??０．２?－??０‘?１?－??Ｑ??？?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ???０?５?１０?１５?２０?２５?３０?３５?４０?４５?５０??角度（°）??圖２．２．１微分算子近似誤差曲線(xiàn)??將式（２．２．８）代入前向拋物線(xiàn)方程，可得如下表達(dá)式：??加汝「１?ｆ?ａ２?ｄ２?）?２?，１??—＝——ｒ－?—ｒ－?Ｈ?—?＋?ｎ?—?１?ｕ?（２．２．９）??ｄｘ?２［＾２＾２?ｄｚ２）??此式稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)拋物線(xiàn)方程（ＳＰＥ）。從圖２．２．１中就能看出，由于對(duì)微分算子進(jìn)行了??８??

２??式中忽略的二次項(xiàng)與電磁波傳播角度有關(guān)，對(duì)于與Ｘ軸夾角為ａ的平面波，忽略項(xiàng)正比??于ｓＷｌ如圖２．２．１所示，可以繪出近似過(guò)程的誤差大小與電磁波傳播角度的關(guān)系。??０．５?｜???０．４?－??〇．３?－?ｙ??＊?／??嗥?／??０．２?－??０‘?１?－??Ｑ??？?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ???０?５?１０?１５?２０?２５?３０?３５?４０?４５?５０??角度（°）??圖２．２．１微分算子近似誤差曲線(xiàn)??將式（２．２．８）代入前向拋物線(xiàn)方程，可得如下表達(dá)式：??加汝「１?ｆ?ａ２?ｄ２?）?２?，１??—＝——ｒ－?—ｒ－?Ｈ?—?＋?ｎ?—?１?ｕ?（２．２．９）??ｄｘ?２［＾２＾２?ｄｚ２）??此式稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)拋物線(xiàn)方程（ＳＰＥ）。從圖２．２．１中就能看出，由于對(duì)微分算子進(jìn)行了??８??

?有耗媒質(zhì)電磁散射與傳播的拋物線(xiàn)方２中的點(diǎn)是位于物體邊界面上的點(diǎn)，而物體的外表面是用三角形單元與區(qū)域１類(lèi)似的判別方法，如圖２．３．３所示。即如果該點(diǎn)與其鄰近三成的三個(gè)小三角形的面積之和等于此三角形面積，那么該點(diǎn)就位于于區(qū)域２之中；如果面積之和大于此三角形面積，那么該點(diǎn)位于三角域２中。??
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 周旺,周東方,侯德亭,胡濤,翁凌雯;微波傳輸中沙塵衰減的計(jì)算與仿真[J];強(qiáng)激光與粒子束;2005年08期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 盛楠;基于拋物方程的復(fù)雜氣象環(huán)境電磁建模及仿真研究[D];西南交通大學(xué);2015年

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1 徐濤;基于高階阻抗邊界條件的涂敷目標(biāo)電磁散射分析[D];南京理工大學(xué);2017年

2 王秋華;電磁傳播及散射的時(shí)域拋物線(xiàn)方程方法分析[D];南京理工大學(xué);2017年

3 胡帥帥;旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)體寬帶電磁散射的快速算法研究[D];南京理工大學(xué);2017年

4 胡叢海;三維目標(biāo)電磁散射寬角拋物線(xiàn)方程的雙站RCS分析[D];南京理工大學(xué);2014年

5 黃漢卿;拋物線(xiàn)方程在電磁散射分析中的應(yīng)用[D];南京理工大學(xué);2010年

6 李南京;阻抗邊界條件的研究及其在FDTD法中的應(yīng)用[D];西北工業(yè)大學(xué);2002年

本文編號(hào)：2862620