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一種利用瞬變等離子體板新增頻率點(diǎn)的方法

文檔序號:6511579閱讀:354來源:國知局
一種利用瞬變等離子體板新增頻率點(diǎn)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用瞬變等離子體板新增頻率點(diǎn)的方法,步驟如下:當(dāng)某一頻率的正弦波在自由空間中穩(wěn)定傳播時(shí),向自由空間中加入一個(gè)瞬變等離子體板,并且使正弦波垂直入射到等離子體板上;利用時(shí)域有限差分方法FDTD進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,在頻域內(nèi)分析加入瞬變等離子體板前后反射波的頻率的變化情況,并分析得出瞬變等離子體板產(chǎn)生的反射波具有頻率漂移和新增頻率點(diǎn)現(xiàn)象:反射波中幅值較大信號的頻率點(diǎn)隨著入射正弦波頻率的變化,以入射正弦波頻率的二分之一關(guān)系定量漂移,利用這一規(guī)律和方法獲得所需頻率。可應(yīng)用于高頻電子工程領(lǐng)域新增頻率點(diǎn)。
【專利說明】ー種利用瞬變等離子體板新增頻率點(diǎn)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]發(fā)明屬于高頻電子工程領(lǐng)域,具體涉及到利用瞬變等離子體板對正弦波產(chǎn)生頻率漂移和新增頻率點(diǎn)的技木。
【背景技術(shù)】
[0002]等離子體是自然界中廣泛存在的ー種特殊復(fù)雜色散介質(zhì),具有眾多獨(dú)特的性質(zhì)和重要的利用價(jià)值。關(guān)于非時(shí)變等離子體的研究已經(jīng)取得了大量的成果,并且廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。最近幾年來,國內(nèi)外開始對時(shí)變等離子體的研究產(chǎn)生了極大的興趣。
[0003]本發(fā)明基于FDTD方法研究了磁化和非磁化瞬變等離子體板的電磁散射特性,得到了ー種利用瞬變等離子體板新增頻率點(diǎn)的方法。
[0004]本發(fā)明要解決的問題是:目前,在一定頻帶內(nèi)設(shè)計(jì)ー個(gè)頻率發(fā)生器成本相當(dāng)高,并且難度比較大。因此,利用該方法制作變頻器是ー個(gè)潛在的應(yīng)用方向。在實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)正弦波信號與瞬變等離子體板作用后,其反射波會發(fā)生頻率漂移和新增頻率點(diǎn)現(xiàn)象,而這種頻率變化在高頻電子工程領(lǐng)域有著巨大意義。并且當(dāng)電磁波作用于周期性排列的突變等離子體板時(shí),頻率漂移現(xiàn)象將進(jìn)ー步加強(qiáng)。因此工程中我們可以利用這ー性質(zhì),通過這種方式,能產(chǎn)生常規(guī)方法難以得到的頻率的電磁波。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供ー種利用瞬變等離子體板新增頻率點(diǎn)的方法,降低新頻率點(diǎn)獲取的成本,且易于實(shí)現(xiàn)。
[0006]為了解決以上技術(shù)問題,本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下:
[0007]—種利用瞬變等離子體板新增頻率點(diǎn)的方法,其特征在于包括如下步驟:
[0008]步驟一,當(dāng)正弦波在自由空間中穩(wěn)定傳播吋,向自由空間中加入一個(gè)瞬變等離子體板,并且使正弦波垂直入射到等離子體板上;
[0009]步驟ニ,利用時(shí)域有限差分FDTD方法對瞬變等離子體板的電磁散射特性進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,在頻域內(nèi)分析加入瞬變等離子體板前后反射波的頻率變化情況,井分析出正弦波產(chǎn)生頻率漂移和新增頻率點(diǎn)兩種現(xiàn)象的規(guī)律;
[0010]步驟三,利用所述規(guī)律,依據(jù)所需頻率,計(jì)算出入射正弦波的頻率,重復(fù)步驟ー即得反射波的頻率為所需步驟。
[0011]所述步驟ニ進(jìn)ー步具體為:利用所述的時(shí)域有限差分FDTD方法,計(jì)算得到的不同反射波頻域圖的比較,分析出正弦波產(chǎn)生頻率漂移和新增頻率點(diǎn)現(xiàn)象的規(guī)律:反射波中,幅值較大信號的頻率點(diǎn)隨著入射正弦波頻率的變化,以入射正弦波頻率的二分之ー關(guān)系定量漂移;
[0012]當(dāng)正弦波信號與所述瞬變等離子體板作用后,其反射波產(chǎn)生了更多的新頻率點(diǎn);幅值較大信號的頻率點(diǎn)還是以入射正弦波頻率的二分之ー關(guān)系定量漂移,且不受電子旋轉(zhuǎn)頻率、等離子體頻率變化的影響;電子旋轉(zhuǎn)頻率或者等離子體頻率的改變,都會不規(guī)律的影響幅值較小信號的漂移情況。
[0013]所述的瞬變等離子體板為瞬變磁化無損耗等離子體板或瞬變非磁化無損耗等離子體板。
[0014]本發(fā)明具有有益效果。通過本發(fā)明的方法,正弦波信號與瞬變等離子體板作用后,其反射波有頻率漂移和新增頻率點(diǎn)現(xiàn)象。反射波有關(guān)的規(guī)律中:幅值較大信號的頻率點(diǎn)隨著入射正弦波頻率的變化,以入射正弦波頻率的二分之ー關(guān)系定量漂移。本發(fā)明利用這ー規(guī)律可較易獲得想要頻率的電磁波。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的電磁波信號整個(gè)傳播過程的描述圖;
[0016]圖2是【算例I】頻率fQ = IOGHz,幅度A = lV/m的入射正弦波與瞬變非磁化無損耗等離子體板作用后的反射波頻域圖,所給等離子體的回旋頻率= 0,等離子體碰撞頻率V = 0,等離子體頻率wp = 2 X 50GHz ;
[0017]圖3是【算例2】頻率fQ = 20GHz,幅度A = lV/m的入射正弦波與瞬變非磁化無損耗等離子體板作用后的反射波頻域圖,所給等離子體的回旋頻率= 0,等離子體碰撞頻率V = 0,等離子體頻率wp = 2 X 50GHz ;
[0018]圖4是【算例3】頻率fQ = IOGHz,幅度A = lV/m的入射正弦波與瞬變磁化無損耗等離子體板作用后的反射波頻域圖,所給等離子體的回旋頻率《b = 2Ji XIOGHz,等離子體碰撞頻率V = 0,等離子體頻率Wp = 2 X 50GHz.【具體實(shí)施方式】
.[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)ー步的說明:
[0020]圖1是本發(fā)明的電磁波信號整個(gè)傳播過程的描述圖。當(dāng)某一頻率的正弦波在自由空間中穩(wěn)定傳播吋,向自由空間中加入一個(gè)瞬變等離子體板,并且使電磁波垂直入射到等離子體板上。
[0021]通過【算例1】,利用FDTD算法對【算例I】中的參數(shù)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,最后得到圖
2。從圖2看出,當(dāng)正弦波信號與瞬變非磁化無損耗等離子體板作用后,其反射波會發(fā)生頻率漂移和新增頻率點(diǎn)現(xiàn)象。
[0022]經(jīng)過觀察圖2,可以得出如下反射波有關(guān)的規(guī)律:反射波中,幅值較大信號的頻率點(diǎn)以入射正弦波頻率的二分之ー關(guān)系定量漂移。
[0023]通過【算例2】,利用FDTD算法對【算例2】中的參數(shù)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,最后得到圖3。經(jīng)過觀察圖2和圖3,當(dāng)正弦波信號與瞬變非磁化無損耗等離子體板作用后,其反射波中幅值較大信號的頻率點(diǎn)隨著正弦波頻率的變化,還是以正弦波頻率的二分之ー關(guān)系定量漂移;幅值較小信號的頻率點(diǎn)隨著正弦波頻率的増加,會緩慢的上漂。
[0024]通過【算例3】,利用FDTD算法對【算例3】中的參數(shù)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,最后得到圖4。從圖4看出,當(dāng)正弦波信號與瞬變磁化無損耗等離子體板作用后,其反射波產(chǎn)生了更多的新頻率點(diǎn)。
[0025]經(jīng)過觀察和比對圖2和圖4,可以得出如下反射波有關(guān)的規(guī)律:當(dāng)真空中瞬間加入磁化無損耗等離子體板后,產(chǎn)生了更多的新頻率點(diǎn)。(I)幅值較大信號的頻率點(diǎn)還是以入射波頻率的二分之ー關(guān)系定量漂移,且不受電子旋轉(zhuǎn)頻率、等離子體頻率變化的影響;(2)電子旋轉(zhuǎn)頻率或者等離子體頻率的改變,都會不規(guī)律的影響幅值較小信號的漂移情況。
[0026]現(xiàn)通過ー個(gè)例子說明如何利用該方法得到頻率為20GHz的電磁波。具體過程如下:
[0027]步驟一,當(dāng)入射波頻率為40GHz的正弦波在自由空間中穩(wěn)定傳播吋,向自由空間中加入一個(gè)瞬變非磁化無損耗等離子體板,所給等離子體的回旋頻率= 0,等離子體碰撞頻率V = 0,等離子體頻率Wp = 2 X 50GHz,并且使正弦波垂直入射到等離子體板上;
[0028]步驟ニ,利用時(shí)域有限差分FDTD方法對瞬變等離子體板進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,在頻域內(nèi)觀察加入瞬變等離子體板前后反射波的頻率變化情況,即可得到頻率為20GHz的電磁波。
【權(quán)利要求】
1.ー種利用瞬變等離子體板新增頻率點(diǎn)的方法,其特征在于包括如下步驟: 步驟一,當(dāng)正弦波在自由空間中穩(wěn)定傳播吋,向自由空間中加入一個(gè)瞬變等離子體板,并且使正弦波垂直入射到等離子體板上; 步驟ニ,利用時(shí)域有限差分FDTD方法對瞬變等離子體板的電磁散射特性進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,在頻域內(nèi)分析加入瞬變等離子體板前后反射波的頻率變化情況,井分析出正弦波產(chǎn)生頻率漂移和新增頻率點(diǎn)兩種現(xiàn)象的規(guī)律; 步驟三,利用所述規(guī)律,依據(jù)所需頻率,計(jì)算出入射正弦波的頻率,重復(fù)步驟一即得反射波的頻率為所需步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的ー種利用瞬變等離子體板新增頻率點(diǎn)的方法,其特征在于所述步驟ニ進(jìn)ー步具體為:利用所述的時(shí)域有限差分FDTD方法,計(jì)算得到的不同反射波頻域圖的比較,分析出正弦波產(chǎn)生頻率漂移和新增頻率點(diǎn)現(xiàn)象的規(guī)律:反射波中,幅值較大信號的頻率點(diǎn)隨著入射正弦波頻率的變化,以入射正弦波頻率的二分之ー關(guān)系定量漂移; 當(dāng)正弦波信號與所述瞬變等離子體板作用后,其反射波產(chǎn)生了更多的新頻率點(diǎn);幅值較大信號的頻率點(diǎn)還是以入射正弦波頻率的二分之ー關(guān)系定量漂移,且不受電子旋轉(zhuǎn)頻率、等離子體頻率變化的影響;電子旋轉(zhuǎn)頻率或者等離子體頻率的改變,都會不規(guī)律的影響幅值較小信號的漂移情況。
3.如權(quán)利要求1或2所述的ー種利用瞬變等離子體板新增頻率點(diǎn)的方法,其特征在于:所述的瞬變等離子體板為瞬變磁化無損耗等離子體板或瞬變非磁化無損耗等離子體板。
【文檔編號】G06F19/00GK103440432SQ201310419361
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】楊利霞, 許紅蕾, 施衛(wèi)東, 鄭召文, 周祥 申請人:江蘇大學(xué)
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