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高功率微波脉冲的耦合与传播研究

杨丹  
【摘要】:本文主要研究了高功率微波脉冲的耦合效应与传播机理,由于其属于瞬态电磁学的研究领域,我们采用了时域有限差分法(FDTD)和时域伪谱算法(PSTD)进行了数值模拟,其结果揭示了高功率微波脉冲与带孔缝屏蔽腔体的耦合规律及高功率微波脉冲在大气层中的传播规律,对高功率微波脉冲耦合与传播的理论研究和工程应用具有重要参考意义。 本论文首先综述高功率微波在电子战中的应用背景,介绍了高功率微波与电子设备耦合的特点及高功率微波在大气中传播的特点,通过对国内外研究现状的分析,表明我们的研究具有很强的前沿性和探索性。作为本文工作的基础,总结了属于高功率微波源之一的超宽带信号源的分析方法,然后引出了分析超宽带信号具有独特优势的时域有限差分法(FDTD),从而对时域有限差分法中所用的吸收边界条件进行了分析和改进。作为高功率微波脉冲的耦合效应研究,用时域有限差分法分析了超宽带脉冲与同面积、不同形状孔缝的耦合,得到的结果对屏蔽腔体的设计有一定的指导意义;针对既能精确模拟孔缝细微结构,又不大量增加计算内存的目的,采用了亚网格的时域有限差分法技术处理孔缝耦合问题,另一种方法是采用时域有限差分方法与区域分解相结合来对超宽带脉冲的耦合问题进行并行计算,所得结果证明了这两种方法的有效性;由于重复发射高功率微波的重要性,还研究了具有不同重复频率的脉冲串与目标腔体的耦合。高功率微波脉冲与计算机的耦合作用具有重要的战略意义,研究了超宽带脉冲与计算机机箱的耦合规律,得到的结果对电磁干扰防护及攻击具有重要作用;同时还研究了具有不同重复频率的脉冲串与计算机机箱的耦合规律。采用时域有限差分法对高功率微波脉冲在低空大气层中的传播过程进行了研究,数值模拟了尾蚀和大气击穿现象:采用时域伪谱方法对高功率微波脉冲


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