双负介质的电磁特性研究

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1、摘要1本论文用时域有限差分(FDTD：Finite．DifferenceTime．Domain)方法和CST软件对电磁波在双负介质中的传播和散射特性进行了研究，探讨其在隐身方面的应用。并对双负介质结构单元作了详细的分析，提出了两种新的双负介质结构单元。首先，应用FDTD法对双负介质单元进行模拟。给出了在用FDTD模拟时调制高斯脉冲参数(脉冲宽度、中心频率等)的最优选取范围，以保证电磁波在波导中高保真传输；针对双负介质单元模拟的特殊性对总场一散射场的加源方式进行了设置，该设计节约了计算时间，减少了计算内存，提高了计算效率；对波导中谐振环的电谐振和磁谐振的反应机制进行了详细的模拟分析。其次，

2、从电磁波理论出发，详细推导了介质电磁参数提取的NRW方法的反演公式，利用Taylor公式实现了相位的自动调节。针对双负介质与普通介质的不同，对NRW方法进行了修正，推导出了波导中双负介质的电磁参数反演公式。根据镜像原理，理论分析了三种截断边界对周期化的影响。并利用CST软件对处在不同边界下的开口谐振环(SRR)进行了仿真，结果表明同一单元结构经不同的边界周期化后，其谐振频率、谐振宽度和谐振峰值是不一样的，与理论相符合。提出了两种新型双负介质单元：一种为磁谐振频率可调的可调谐振环；另一种是集电、磁谐振于一体的双开口谐振环。利用CST软件研究了影响可调谐振环的磁谐振频率的各因素，并将其与金属

3、杆组合成双负介质，实现了左手峰的可控性；用FDTD法和CST软件对双开口谐振环进行了详细模拟对比，对其反应机理进行了分析。最后，实现了应用网络并行平台MPI的ADE—FDTD并行计算，克服了电大尺寸目标的计算受限于单个微机内存容量和计算时间过长的问题。分析了覆盖双负介质电大尺寸目标的散射特性。数值结果表明，双负介质减小目标后向散射，同时增大了目标的前向散射。关键词：时域有限差分方法双负介质电磁参数电磁谐振2双负介质的电磁特件研究AbstractInthisthesis，theelectromagnetic(EM)wavepropagationandscatteringindoublene

4、gativemedium(DNG)areinvestigated谢thfinite—differencetime-domain(FDTD)methodandCSTsoftware．TheapplicationsofDNGtoreduceRCSarediscussed．Afterdiscussingthephysicalmechanismanalysesofthesplitringresonators(SRRs)indetail，weproposetwokindsofnewstructureunitsofDNG．Firstly,thenumericalsimulationofDNGunit

5、isstudiedusingFDTDmethod．Inordertoguaranteethefidelityofelectromagneticwavepropagationinwaveguide，wegivethepropervalueofsomeparametersofmodulatedGaussianpulse．Thetotalfield-scatteringfieldtechniqueisresetinviewoftheparticularityofDNGsimulation，whichsavesthecomputingtime，reducesthecomputationmemor

6、yandenhancesthecomputingefficiency．ThephysicalmechanismsofelectricresonanceandmagneticresonanceofSRRsinwaveguidearesimulatedandanalysed．Secondly,TheNRWformulasofelectromagneticconstitutiveparametersreconstructionofdielectricmediumareeducedfromEMtheory,andphaseautomaticcontrolisrealizedbyusingTayl

7、orformula．TheinversionformulasofconstitutiveparametersofDNGinwaveguidearegiventhroughrevisingtheNRWmethodaccordingtothedifferencebetweenDNGandordina巧medium．Thirdly,theperiodizationinfluencesofthethreekindsofmmcationbou