电磁波在双负介质和岩土层中传播的研究

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1968年前苏联科学家Veselago发表文章指出，介电系数和磁导系数均为负的介质将具有不同寻常的电磁特性，自2001年美国加州大学SanDiego分校的D.R.Smith等人根据英国帝国理工学院J.Pendry的研究结果，首次构造出ε与μ同时为负的人工介质以来，对双负介质的研究已经成为国际学术界一个引人注目的前沿领域。本文首先介绍了实现双负介质材料的基本结构，双负介质的实验研究进展及该介质各种奇异的电磁学性质，展望了双负介质的应用前景。接着从双负介质本构关系出发，结合时频转换关系推导出描述双负介质中电磁波特性的微分方程组，将该方程组差分离散得到用于双负介质计算的各维FDTD递推表达式。实现了算法编程，与文献对比验证了算法和程序的正确性。用FDTD方法数值模拟了电磁波在双负介质中的传播及电磁散射。一维FDTD数值模拟了电磁波在双负介质板中的传播，讨论了双负介质的因果律和负折射率效应，二维FDTD势值模拟了电磁波通过双负介质板的会聚效应等物理特性，计算了金属柱覆盖双负介质时的电磁散射；三维FDTD数值计算了金属目标覆盖双负介质时的电磁散射，探讨了双负介质在隐身方面的应用前景。最后本文研究了平面波在岩土介质中极化和衰减。用一维FDTD方法模拟了双指数脉冲在单层岩土介质中的衰减，并对电磁波在岩土层中的穿透进行了详细的讨论。介绍了散射传递函数法，并将传播矩阵法和散射传递函数法结合模拟了微分高斯脉冲在多层岩土介质中的衰减。给出了平面波在岩土介质中极化的相关角度随频率的变化规律，得出用平均能流密度的方向表示波在岩土中的传播方向。

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作者
王茂琰;
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作者单位

西安电子科技大学;

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授予单位西安电子科技大学;
学科无线电物理
授予学位硕士
导师姓名葛德彪;
年度 2006
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类电磁波传播理论;
关键词
双负介质; 时域有限差分方法; 电磁散射; 会聚效应;

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