基于时间反演电磁理论的赋形电磁场产生研究
本文选题:电磁波控制 + 时间反演 ; 参考:《电子科技大学》2015年硕士论文
【摘要】:电磁波的传播与控制一直都是电磁学领域中备受关注的基础性研究课题。随着电磁波的应用范围不断扩大,特别是近年来在医疗、工业、农业、化学等领域中的推广应用,使得电磁波的传播及其空间场的控制研究面临着全新的技术挑战。结合亚波长和超材料进行空间电磁场的传播与控制是一种有效的方法,但其存在一定的局限性:一是目前只能实现单频点或窄带“空间场”的控制,二是特定的场需要特定的结构,结构一旦设计好,就不能改变,不具备普适性。理论上,利用格林函数也可以实现任意场的产生与控制,但是却需要大量的计算和优化。如何突破这些限制,是一个巨大挑战性课题。针对上述技术难题,本论文基于时间反演(Time Reversal,TR)空时聚焦传输原理,提出了一种宽频带电磁波空间场赋形设计方法,并在有限的空间范围内成功的实现了多种特定形状的宽频带电磁波空间场赋形。本文所提方法突破了现有电磁场控制方法的窄频带限制,而且无需改变系统结构,就可以构建出多种几何形状的赋形场,具有高度的灵活性和普适性。本论文工作内容如下:首先,基于唯一性定理,理论分析了TR传输的电磁场空时聚焦原理,并基于这一聚焦原理,提出了一种宽频带空间场赋形实现方法。其次,采用所提赋形场实现方法,研究了在自由空间中实现L形的空间场赋形,并对影响赋形场效果的主要参数进行了分析。然后,基于同样的赋形场实现方法,研究了在含有复杂散射体环境下,实现特定几何形状的空间场赋形,并提出一种能有效改进赋形场外形轮廓的赋形场源构造方法。最后,建立了基于TR技术的L形电磁场赋形的实验系统。通过仿真和实验的对比,验证本文所提赋形场实现方法的有效性。
[Abstract]:The propagation and control of electromagnetic wave has always been a basic research topic in the field of electromagnetism. With the continuous expansion of electromagnetic wave applications, especially in recent years in the medical, industrial, agricultural, chemical and other fields, the electromagnetic wave propagation and space field control research is facing a new technical challenge. It is an effective method to control the propagation and control of space electromagnetic field by combining subwavelength and metamaterials, but it has some limitations: first, it can only realize the control of "space field" at single frequency point or narrow band at present. Second, a specific field needs a specific structure, once the structure is well designed, it can not be changed and has no universality. In theory, any field can be generated and controlled by Green's function, but it needs a lot of calculation and optimization. How to break through these restrictions, is a huge challenge. In this paper, based on the space-time focusing transmission principle of time inversion time Reversaler (TRT), a design method of spatial configuration of wide-band electromagnetic waves is proposed. And in the limited space range, we successfully realize a variety of special shapes of broadband electromagnetic wave spatial field shape. The method proposed in this paper breaks through the narrow band limit of the existing electromagnetic field control methods and can construct a variety of geometric shape forming fields without changing the structure of the system. It has high flexibility and universality. The work of this paper is as follows: firstly, based on the uniqueness theorem, the space-time focusing principle of tr transmission is analyzed theoretically, and based on this principle, a wide-band spatial field shaping method is proposed. Secondly, the realization of L-shape in free space is studied by using the proposed method of shape field realization, and the main parameters that affect the effect of shape field are analyzed. Then, based on the same shape field realization method, the spatial field shape with complex scattering object is studied, and a method to construct shape field source is proposed, which can effectively improve the shape profile of shape field. Finally, an experimental system of L shape electromagnetic field shaping based on tr technology is established. Through the comparison of simulation and experiment, the validity of the method proposed in this paper is verified.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:O441.4
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 丁帅;王秉中;葛广顶;王多;赵德双;;基于时间透镜原理实现微波信号时间反演[J];物理学报;2012年06期
2 章志敏;;时间反演操作的表示方法及其等效表达[J];宁夏大学学报(自然科学版);2013年02期
3 梁木生;王秉中;丁帅;;基于全电子技术的时间反演镜:从声波到微波[J];微波学报;2011年06期
4 郭应焕;郭振华;郭巍;;迟到131年的证明:普适时间反演不变性禁止任何可逆性[J];宇航学报;2010年02期
5 池黎明;朱鹏飞;李向亭;;纳米等离子体中定位聚焦的时间反演控制[J];光学学报;2010年08期
6 赵德双;岳文君;余敏;张升学;;时间反演脉冲电磁波在双负材料中传播特性研究[J];物理学报;2012年07期
7 张玫;谈谈时间反演[J];大学物理;1986年08期
8 李德;洪劲松;王秉中;;提高无线传感器网络信息安全的时间反演技术[J];红外与毫米波学报;2010年02期
9 乔韬;;基于时间反演的无线传感网络节点定位技术的研究进展[J];科技信息;2011年25期
10 梁木生;王秉中;章志敏;丁帅;臧锐;;基于远场时间反演的亚波长天线阵列研究[J];物理学报;2013年05期
相关会议论文 前3条
1 刘哲;赵德双;王秉中;;时间反演在无线传感器电磁共存中的应用前景[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
2 陈世韬;肖绍球;王秉中;;基带信号实现时间反演通信的研究[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年
3 梁木生;王秉中;丁帅;;基于混合信号处理技术实现时间反演镜的方案研究[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
相关博士学位论文 前7条
1 梁木生;微波时间反演系统及其关键技术研究[D];电子科技大学;2015年
2 陈英明;时间反演电磁系统的多论域分析及可计算建模[D];电子科技大学;2014年
3 黄海燕;时间反演电磁波传播特性研究[D];电子科技大学;2014年
4 刘小飞;基于电磁时间反演的高分辨率成像与自适应无线传输研究[D];电子科技大学;2010年
5 张光e,
本文编号:2006678
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2006678.html