各向异性颗粒系统对微波传播过程的影响

摘要

通信系统设计中，最基本的问题就是对电磁波在各种环境条件下衰减量的准确预测。随着人类对火星、月球等地外星球探测的关注，颗粒系统对不同频段电磁波的散射、衰减、去极化等作用，成为相关领域所关注的科研课题之一。本论文主要围绕局部带电各向异性颗粒电磁散射性质的求解及其颗粒系统对电磁波传播过程影响的问题，借鉴已有文献结果展开了探索。主要工作如下:
　　首先，考虑到沙尘粒子的主要成分是石英，基于折射率椭球方程，讨论了强电场作用下介电常数的变化。并通过数值仿真讨论了颗粒电学参量对其散射场、微分散射截面的影响，结果表明:各向异性球体颗粒的散射场强两分量的空间分布情况随着粒子带电量及电荷分布角的变化呈现出完全不同的变化趋势，但是散射场的θ方向分量远大于φ方向的分量。
　　其次，给出了非均质局部带电各向同性圆球颗粒的等效介质理论，并讨论了径向、切向介电常数比值对其内外电势分布情况的影响。结果表明:随着两介电常数比值的增加，颗粒内、外部电势变化;随着到颗粒球心距离的增加，颗粒外部电势不断增加。
　　再次，介绍了沙尘暴研究中常见的几类粒径分布函数，并讨论了球坐标系下颗粒径向和切向介电常数的比值对颗粒系统中电磁波衰减的影响。结果表明:不论何种介质模型，几种分布函数对衰减率的影响。
　　最后，对本论文的主要工作进行了简要总结。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 电磁波在沙尘暴中的强度衰减研究

1．2 各向异性颗粒的电磁散射问题

1．3 已有研究的不足及本论文主要内容安排

第二章 各向异性小粒子的电磁散射

2．1 强电场作用下石英颗粒的介电常数

2．2 各向异性小粒子散射的Rayleigh近似

2．3 外加电场对颗粒介电常数的影响

2．4 颗粒性质对其散射场和微分散射截面的影响

2．5 小结

第三章 带电核壳结构颗粒的电磁散射

3．1 非均质局部带电球体颗粒的等效介质理论

3．2 具有各向异性壳层的局部带电球体颗粒的等效介电常数

3．3 各向同性颗粒电磁散射求解

3．4 数值计算与仿真

3．5 小结

第四章 颗粒粒径对电磁波传播过程的影响

4．1 常见颗粒粒径分布函数

4．2 颗粒系统对电磁波的衰减作用——单次散射近似

4．3 颗粒系统对电磁波的多次散射过程

4．4 数值计算与仿真

4．5 小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

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