地下同心双层球电磁散射的解析解研究

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本文在镜像法、三维球矢量波函数的加法定理以及均匀各向同性地下介质球电磁散射的基础上,给出了一种解决地下同心双层球体多重散射问题的解析方法。主要对两种同心双层球体——双层介质球和涂覆导体球的散射特性展开理论研究,具体如下:首先,根据均匀平面波对介质分界平面垂直入射的理论知识以及均匀平面波的传播特性,得出该均匀平面波在分界平面处的透射波。该透射波作为地下双层介质球的入射波入射,使用球矢量波函数将此入射平面波展开成球矢量波函数的解析表达式。然后,在双层介质球内、外层分界面上分别应用电磁场切向连续的边界条件以及球矢量波函数在表面切向正交的特性,即可求得双层介质球的反射波系数,双层介质球的反射波又会作为分界平面的入射波垂直入射,使用镜像法求解分界平面对该入射波所产生的反射波并使用三维矢量加法定理对其坐标系进行转换。最后,分界平面的反射波会作为双层介质球的二次入射波入射,循环往复,直至收敛。在完成地下双层介质球研究的基础上,利用电场在导体球表面切向为零(衰减)的边界条件和球矢量波函数切向分量正交特性,对地下导体球涂覆均匀介质的电磁散射特性开展了相应的理论研究。本文给出了数值结果,分析了地下同心双层球媒质特性、尺寸、掩埋深度等多方面对电磁散射特性的影响。本文结果与三维电磁仿真软件FEKO的结果进行了对比,有较好的一致性,并且在计算时间上具有很大的优势。
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