地下金属球电磁散射的解析解研究
发布时间：2021-12-11 10:52
近年来,随着电磁波理论应用研究深入社会生活的各个方面,对于复杂介质半空间及其下方目标的电磁散射研究一直是较为复杂且具有实际应用价值的课题,如下方埋藏目标探测,其对隧道,管道和矿山等领域的检测,矿藏勘探,地球物理勘探,遥感,皮肤肿瘤的发现等具有非常重要的意义。本文给出一种地下金属球电磁散射的解析方法,首先由地上垂直入射的均匀平面波在地面分界上有反射波和透射波,根据边界条件计算反射系数和透射系数;透射波作为导体球的入射波,根据本征矢量和平面波因子乘积的解析,将透射波的电场和磁场表达式展开成地下各向同性的球矢量波函数,利用导体球表面的边界条件得到散射电场的展开系数;导体球的散射波作为入射波又对地平面进行反射和透射,其反射波又一次作为导体球的入射波,循环反复。在此循环过程中结合球坐标系和直角坐标系的转换关系,电磁场边界条件,特殊函数球贝塞尔函数和连带勒让德函数的表达式,球矢量波函数的表达式和球矢量波函数的加法定理等一系列电磁场理论知识推导出三维导体球的电磁散射的具体表达式。由于加法定理中的Guant系数部分是与球面波函数有关,即与球Bessel函数和连带Lengendre函数,三角函数有关,因...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
球坐标系
杭州电子科技大学硕士学位论文条件求解反射和透射系数；将透射波作为导体球的入射波，计算出散射场snm ，具体的推导公式参照 4.1.2 节利用边界条件求解散射系数；导体球的散面再次进行反射和透射，可以通过计算得到在全局坐标系下的透射场的展局部坐标系下反射场的展开系数 ,sr srnm nmA B ，其中的全局坐标系和局部坐标展开系数的具体推导公式参照 4.1.3 节利用边界条件求解二次反射和透射坐标系和局部坐标系；通过加法定理对坐标系进行转换可以计算得到全局展开系数 ,sr srnm nmC D ，具体推导公式参考 4.2 节利用加法公式转换坐标系； fortran 编程得到在如图 4.1 所示 P 点处的电场值即程序所得到的电场值。
杭州电子科技大学硕士学位论文图 4.4-图 4.12 中的黑点为使用 fortran 软件将公式推导所得到的解析解进结果，观察 fortran 得到的电场值和 feko 仿真得到的电场值的对比关系表 4.1 金属球的半径和埋藏深度参数表类型\参数 半径 a/m 埋藏深度 d/m类型一 10 25类型二 5 25类型三 10 50：金属球半径 a=10m，埋藏深度 d=25m，图 4.4-4.6 分别为 x，y，z 方向场值的对比图：
【参考文献】：
期刊论文
[1]分形大地土壤表面与部分埋藏目标复合散射特性[J]. 任新成,田炜,刘鹏,郭立新. 强激光与粒子束. 2017(02)
[2]大地土壤表面与浅埋多目标宽带复合电磁散射研究[J]. 任新成,朱小敏,刘鹏. 物理学报. 2016(20)
[3]海面散射复镜像算法的研究[J]. 肖光亮,盛新庆. 电波科学学报. 2016(04)
[4]一维带限Weierstrass分形分层地面与矩形截面导体柱复合电磁散射FDTD研究[J]. 朱小敏,任新成,郭立新. 计算物理. 2012(03)
[5]不同土壤类型的粗糙地面与其下方埋藏目标复合电磁散射研究[J]. 王蕊,郭立新,王安琪. 物理学报. 2010(05)
[6]非球形粒子的散射特性分析[J]. 王希影,阮立明,齐宏,王圣刚. 工程热物理学报. 2009(08)
[7]地下三维目标电磁散射的矩量法计算[J]. 于继军,盛新庆. 电子与信息学报. 2006(05)
[8]半空间环境中任意位置三维导体目标的电磁建模[J]. 徐利明,聂在平,胡俊. 电波科学学报. 2005(03)
[9]多层各向异性等离子体球电磁散射的解析解[J]. 耿友林,吴信宝,官伯然. 电子与信息学报. 2005(06)
[10]两同心各向异性等离子体球电磁散射的解析解[J]. 耿友林,吴信宝,官伯然. 微波学报. 2004(04)
硕士论文
[1]三维目标电磁散射特性的矩量法研究[D]. 张乙奔.西安电子科技大学 2010
本文编号：3534545
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
球坐标系
杭州电子科技大学硕士学位论文条件求解反射和透射系数；将透射波作为导体球的入射波，计算出散射场snm ，具体的推导公式参照 4.1.2 节利用边界条件求解散射系数；导体球的散面再次进行反射和透射，可以通过计算得到在全局坐标系下的透射场的展局部坐标系下反射场的展开系数 ,sr srnm nmA B ，其中的全局坐标系和局部坐标展开系数的具体推导公式参照 4.1.3 节利用边界条件求解二次反射和透射坐标系和局部坐标系；通过加法定理对坐标系进行转换可以计算得到全局展开系数 ,sr srnm nmC D ，具体推导公式参考 4.2 节利用加法公式转换坐标系； fortran 编程得到在如图 4.1 所示 P 点处的电场值即程序所得到的电场值。
杭州电子科技大学硕士学位论文图 4.4-图 4.12 中的黑点为使用 fortran 软件将公式推导所得到的解析解进结果，观察 fortran 得到的电场值和 feko 仿真得到的电场值的对比关系表 4.1 金属球的半径和埋藏深度参数表类型\参数 半径 a/m 埋藏深度 d/m类型一 10 25类型二 5 25类型三 10 50：金属球半径 a=10m，埋藏深度 d=25m，图 4.4-4.6 分别为 x，y，z 方向场值的对比图：
【参考文献】：
期刊论文
[1]分形大地土壤表面与部分埋藏目标复合散射特性[J]. 任新成,田炜,刘鹏,郭立新. 强激光与粒子束. 2017(02)
[2]大地土壤表面与浅埋多目标宽带复合电磁散射研究[J]. 任新成,朱小敏,刘鹏. 物理学报. 2016(20)
[3]海面散射复镜像算法的研究[J]. 肖光亮,盛新庆. 电波科学学报. 2016(04)
[4]一维带限Weierstrass分形分层地面与矩形截面导体柱复合电磁散射FDTD研究[J]. 朱小敏,任新成,郭立新. 计算物理. 2012(03)
[5]不同土壤类型的粗糙地面与其下方埋藏目标复合电磁散射研究[J]. 王蕊,郭立新,王安琪. 物理学报. 2010(05)
[6]非球形粒子的散射特性分析[J]. 王希影,阮立明,齐宏,王圣刚. 工程热物理学报. 2009(08)
[7]地下三维目标电磁散射的矩量法计算[J]. 于继军,盛新庆. 电子与信息学报. 2006(05)
[8]半空间环境中任意位置三维导体目标的电磁建模[J]. 徐利明,聂在平,胡俊. 电波科学学报. 2005(03)
[9]多层各向异性等离子体球电磁散射的解析解[J]. 耿友林,吴信宝,官伯然. 电子与信息学报. 2005(06)
[10]两同心各向异性等离子体球电磁散射的解析解[J]. 耿友林,吴信宝,官伯然. 微波学报. 2004(04)
硕士论文
[1]三维目标电磁散射特性的矩量法研究[D]. 张乙奔.西安电子科技大学 2010
本文编号：3534545
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