人工磁流源辐射VLF波的传播特性研究

利用大功率高频(HF)电波对多个电离层区域进行调制加热,使电离层中的自然电流产生振荡,被调制的电流组成VLF磁流源,以此作为辐射VLF波的小环天线。利用全波解的方法对磁流源向下辐射的电磁波在电离层中的传播进行数值模拟,计算出在海面上的场强,分析在不同电离层参数和地磁场参数条件下对传播衰减的影响。结果表明：VLF磁流源的磁偶极矩与调制频率和加热功率有关,调制频率越低,加热功率越大,所产生的磁偶极矩越大。调制过程中所产生的电子温度变化对电磁波的传播衰减影响很小,而地磁场参数对传播衰减的影响较大。     

基于波导模式的甚低频场强计算方法

受电离层反射的影响,甚低频（VLF）电波传播过程中会发生干涉,再加上电波传播本身的衰减、地理环境、电离层高度等多因素影响,使得甚低频场强计算十分困难。基于地球-电离层波导的传播模型,运用波导模式理论对甚低频电波的场强进行计算。对计算结果和实测数据的对比分析表明,波导模式理论能够准确地对甚低频场强进行预测。     

基于环境参数预测的VLF传播效应研究

基于传播媒质环境地-电离层参数的统计预测,对VLF电波的传播效应进行预测,为系统在运行中调整其可变参数或在特定参数条件下避开传播衰减与扰动,提供传播环境服务,使系统工作性能与信道特性达到良好匹配,从而提高水下通信效能。     

色散平坦光纤中类自孤子脉冲传播特性

采用变分法研究了sech2形状的脉冲在色散平坦光纤中传播的脉宽、幅值和频率啁啾演化特征.给出了计入4阶色散效应严格的拉格朗日密度函数及参量变分方程组,通过定性分析和数值计算讨论了脉冲周期性演化和单调演化的条件.     

基于函数语言的并行FDTD算法新实现及其在航空母舰甲板表面电磁场分布问题仿真中的应用

传统的基于过程语言的算法实现很难应用于大规模并行计算,OpenMP和MPI等现有并行框架存在着并行实现困难、开发成本大和灵活度差等诸多问题。通过应用基于函数语言的并行新方法,有效简化并行代码的设计,提升并行算法的开发自由度,并可支持动态分区等复杂并行需求。通过将其应用于具有天然并行属性的FDTD剖分及仿真算法,发现可实现高达50%加速比的高效并行,并在26 h内成功求解高达6.9亿未知量的电大尺寸航空母舰甲板模型电磁全波仿真问题。     

共形FDTD网格剖分方法及其在舰船电磁环境效应仿真中的应用

对于时域有限差分（FDTD）数值仿真方法,网格生成是其重要前处理过程。大部分商业模型都使用三角形面片描述其结构,而FDTD必须使用六面体网格,因此必须使用合适的剖分算法将模型结构对齐到FDTD的计算区域。而目前基于原点探测的传统网格生成算法存在效率和精度等若干问题。基于射线追踪原理,通过检测网格射线族和三角形面片模型间的交点位置,求解模型结构和FDTD元胞之间的位置关系,从而可高效、精确生成FDTD仿真算法必须的网格信息,并通过进一步应用多方向射线追踪方法,解决特殊模型结构可能导致部分模型的剖分信息不完整的问题。最后,通过将该剖分方法应用于带有战斗机的航母飞行甲板模型,并结合高阶共形FDTD方法,成功预测其在高功率电磁脉冲下的表面电流分布问题。     

跨空海界面磁感应通信特性分析及应用

现有的跨空海界面通信方式都存在着各自的问题,磁感应通信具有信道特性稳定、抗时变环境等优点,使得其很适用于跨空海界面环境。本文对跨空海界面磁感应通信进行研究,利用分层导电媒质中的磁偶极子,建立跨空海界面磁感应传输模型,仿真磁场分量的传输特性;借助于磁感应通信系统,进行海上通信验证试验。结果表明：经相关信号处理后,实现了35 m水深、速率15 bps的无误码通信,验证了磁感应通信在复杂海洋环境中的可行性和有效性,为进一步跨空海界面磁感应通信的研究打下基础。     

电磁波在等离子体中传播衰减特性及其军事应用

本文就电磁波在等离子体中的传播衰减进行了理论分析,为低温等离子体在军事装备上的应用提供了一定的理论说明。     

移动脉动源的传播特性在池壁效应判别中的应用研究

受水池宽度的限制,波浪中航行的船模可能受到池壁效应的干扰,这种干扰作用的实质是船体的辐射—绕射波经池壁反射后作用于船模的结果。文章以点源为研究对象,采用等相分析法获得了Bessho型移动脉动源格林函数的远场传播波系。分析表明:移动脉动源的传播波模态与斯特劳哈尔数τ的大小密切相关,当τ0.25时远场波系中包含环形波、内侧楔形波及外侧楔形波三个模态;当τ0.25时远场波系中包含环形—扇形波、扇形波及内侧楔形波三个模态。进一步分析可知,当τ0.272时,环形波或环形-扇形波将出现在船模前方,此时的池壁效应不可避免;当τ0.272且船艏点源兴波的半楔角大于几何临界半楔角时,此时将存在池壁效应的干扰。文中在单船试验池壁效应判别分析的基础上,计及船模辐射—绕射波的池壁反射作用对自身和另一船模的干扰,依据船型要素、两船相对位置和池壁几何参数,提出了采用四个几何临界半楔角的最小值判别波浪中并行航行两船模池壁效应的数值方法。     

甚低频与超低频通信入水深度比较分析

甚低频和超低频是目前对水下潜艇通信的重要手段,论文对电磁波的入水传播做了理论分析,并对甚低频和超低频的入水深度进行了计算,给出了典型计算结果,并就如何提高甚低频、超低频的通信效果给出了建议.     

甚低频大气噪声中的MSK通信系统仿真

文章建立了工作在大气噪声中的甚低频MSK通信系统模型,并分析了系统的误码率性能。使用Matlab软件对甚低频MSK通信系统进行了仿真,并在模型中加入了经典的指数正态噪声模型。得到了几种不同情况下的大气噪声时域波形和系统误码率一信噪比曲线。对误码性能的分析显示了大气噪声中的两种不同成分对系统性能将产生不同的影响,验证了仿真系统的有效性和实用性。     

甚低频可控硅开关功率放大器的仿真研究

介绍了一种甚低频可控硅开关功率放大器,建立了其在临界换流状态时的等效电路模型和非线性数学模型,在OrCAD环境下仿真了等效电路模型,并采用拉氏变换法和微分方程数值分析法求解其非线性数学模型。三种方法都能计算出功放任意点的电流电压值,且结果相符。     

笼形结构对甚低频T形发射天线电特性影响的分析

笼形结构通过等效加粗导线直径可降低甚低频T形发射天线的特性阻抗,改善输入阻抗特性,展宽天线工作带宽。文章采用矩量法计算了笼形与线形两种甚低频发射天线结构、不同笼直径、不同顶线长度天线的输入阻抗特性,并进行了分析对比。     

时域有限差分法仿真二维电磁波传播

时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)法是一种主要的电磁场时域计算方法,已经广泛应用到各种电磁问题的分析之中。本文基于Matlab软件,采用时域有限差分法对二维TM波在空间的传播进行仿真。介绍时域有限差分法的基本原理,推导二维TM模Yee算法的FDTD表达式,阐述吸收边界条...     

岛礁地形上二维波浪传播的数值模拟

波浪在岛礁地形上传播的重要特征之一是波浪的破碎,为了研究近岸岛礁地形下波浪传播特性,本文采用基于Boussinesq方程的FUNWAVE1.0模型,对于二维岛礁地形上波浪的传播过程进行了数值计算,通过数值计算结果与物模实验结果的对比分析,研究了数值计算模型中波浪破碎模拟参数的取值,研究结果可为实际工程波浪破碎过程的模拟分析提供参考。     

甚低频发射天线动态调谐带宽研究

分别对甚低频发射天线的动态调谐电路与传统调谐电路进行了时域仿真,并在天线传输效率相同的条件下比较两者的输出波形及所需带宽。仿真结果表明,采用动态调谐技术的甚低频发射天线信号传输速率约是采用传统调谐技术的甚低频发射天线信号传输速率的1.33倍。     

甚低频通信系统的自适应算术数据压缩研究

受其带宽的限制，甚低频通信系统的数据传输率较低。我们可通过自适应算术编码压缩来提高甚低频通信系统的数据传输率。为了提高算法的抗错误扩散能力，算法必须定期地返回到初始状态，然后采用纠错编码来降低错误率，但是这增加了冗余而牺牲了最终压缩效果。在考虑了开销之后，我们得出结论，自适应算术编码压缩技术确确实实能够为甚低频通信系统提高数据传输率。     

空间环境因素对VLF通信系统性能的影响

VLF通信是远距离、稳定的对潜通信方式。找出了两种影响通信质量的空间因素——大气波导和大气噪声，分析了大气波导对信号场强的影响，以及大气噪声对接收机误码性能的影响，指出了提高VLF通信质量的方法。