沿涂敷介质层的导电基底传播的表面波与侧面波

【摘要】： 本论文从哈佛大学的Ronold W.P.King和美国东北大学的Sheldon S. Sandler同亚利桑那州大学的James R.Wait之间的学术争论问题出发，对垂 直和水平电偶极子分别在涂敷有介质层的导电基底上激励的电磁场问题进行了 深入研究，包括理想导电基底和非理想导电基底两种情况。现将作者在研究中 所做的主要工作以及主要成果如下： 首先对垂直电偶极子在涂敷介质层的理想导电基底上所激励的电磁场进行 了研究，在继承前人的研究结果上，深入分析了电磁场各分量积分表达式的特 征和性质，根据复变函数理论和贝塞尔函数的特点，推导出了电磁场各分量的 方便于数值计算的完整解析表达式，解决了King和Sandler与Wait之间所争论 的学术问题。 本文结果说明，King和Sandler的研究结果中，确实如Wait所言，遗漏 了一项吸附表面波（Trapped surface wave）。但是本论文得到的吸附表面波，并不 是Wait在评论中所说的的表面波，而是由场分量的被积函数中所含有的极点 的留数项产生的，而Wait却认为应该能够从F(p)函数中分离出一项以ρ~(-1/2)规律 衰减的传播波数为k_o表面波。 本论文给出了表面波的传播波数与介质层的关系。表明从极点留数上得到 的表面波，其传播波数和Wait所言不同，既不是空气中的k_o也不是介质中的k_l， 而是介于k_o和k_l之间，除主要与工作频率和介质层的厚度有关外还与介质层的 介电常数和导电率有关，由被积函数所满足的极点方程决定。只是其扩散衰减 规律和Wait所言相同，也是ρ~(-1/2)。 作者的结果还说明，被积函数的极点个数与介质层的厚度和介质层的波数 k_l的乘积有关，当介质层的参数满足（k_l取其实部，以下 相同）条件时，被积函数将有n个极点，也就是说吸附表面波将会有n个传播模 式，而Wait的分析是单模式。 本论文得到的侧面波，扩展了King和Sandler结果的适用范围，没有对覆 盖在导电基底上的介质层的厚度加以任何限制，而ing和Sandier的研究是将 介质层的厚度限制在片尸X1或者久1＜0石条件下。 作者在上述研究基础上，又进行了更深一步的研究．分别对垂直电偶极子 在涂敷介质层的非理想导电基底上激励的电磁场、水平电偶极子在涂敷介质层 的理想导电基底上激励的电磁场和位于覆盖有介质层的非理想导电基底中的水 平电偶极子在导电基底一侧激励的电磁场进行了深入研究，分别得到了这几种 情况下电磁场各场分量完整的解析表达式。 作者的研究结果还表明，在一般情况下，水平电偶极子激励出的电型表面 波和磁型表面波的传播被数是不相同的，其中的电型表面波与垂直电偶极子激 励的规律相类似，而磁型表面波只有当介质层满足J厅一庸1＞o．5。条件时才能 被激励，并且在满足…－0．5）＜Jki－片 l＜n＋0．5江条件下磁型表面波将会有 n 个传播模式。 被积函数的极点方程都是超越方程，作者提出了一种新的求解这些极点超 越方程的简便方法。 本论文给出了吸附表面波的传播波数在几种情况下的变化规律，并进行了 大量的数值计算，从计算结果中可以看出明确的物理意义。