[發明專利]一種薄膜覆蓋海面等效介電常數計算方法

在審

• 申請號: 201710232566.0
• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN106841821A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 謝濤;何宜軍
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 徐激波

1.一種薄膜覆蓋海面等效介電常數計算方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟:1：考慮空氣-薄膜-海水三層復合介質海面，它們的介電常數和磁導率分別為：ε₀,μ₀、ε₁,μ₁和ε₂,μ₂，三種介質均為非鐵磁質，磁導率可近似為μ₁＝μ₂＝μ₀，薄膜厚度為h，波數為的電磁波，波長為λ，k_i入射角為θ_i入射到薄膜表面，透射角為當透射波透入海水中是透射角為在空氣-薄膜界面即z＝0處，HH和VV極化反射系數和透射系數其中p＝HH,VV，分別為：

$F_{HH}^{01}=\frac{k_{z0}-k_{z1}}{k_{z0}+k_{z1}}---\left(1\right)$

$F_{VV}^{01}=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_1{k}_{z0}-{\mathrm{\ϵ}}_0{k}_{z1}}{{\mathrm{\ϵ}}_1{k}_{z0}+{\mathrm{\ϵ}}_0{k}_{z1}}---\left(2\right)$

$T_{HH}^{01}=\frac{2k_{z0}}{k_{z0}+k_{z1}}---\left(3\right)$

$T_{VV}^{01}=\frac{2{\mathrm{\ϵ}}_1{k}_{z0}}{{\mathrm{\ϵ}}_1{k}_{z0}+{\mathrm{\ϵ}}_0{k}_{z1}}---\left(4\right)$

在薄膜-海水界面即z＝-h處：

$F_{HH}^{12}=\frac{k_{z1}-k_{z2}}{k_{z1}+k_{z2}}---\left(5\right)$

$F_{VV}^{12}=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_2{k}_{z1}-{\mathrm{\ϵ}}_1{k}_{z2}}{{\mathrm{\ϵ}}_2{k}_{z1}+{\mathrm{\ϵ}}_1{k}_{z2}}---\left(6\right)$

$T_{HH}^{12}=\frac{2k_{z1}}{k_{z1}+k_{z2}}---\left(7\right)$

$T_{VV}^{12}=\frac{2{\mathrm{\ϵ}}_2{k}_{z1}}{{\mathrm{\ϵ}}_2{k}_{z1}+{\mathrm{\ϵ}}_1{k}_{z2}}---\left(8\right)$

其中由公式(1)-(8)，根據多層散射理論，在空氣-薄膜界面的反射系數為：

$R_p=\frac{F_p^{01}+F_p^{12}{e}^{j\left(2k_{z1}h\right)}}{1+F_p^{01}{F}_p^{12}{e}^{j\left(2k_{z1}h\right)}}---\left(9\right)$

步驟2：將薄膜-海水等效為一層等效介質，等效介電常數和等效磁導率為ε_e,μ_e，其中等效介質為非鐵磁介質磁導率μ_e＝μ₀；在空氣-等效介質界面即z＝0處，HH和VV極化等效反射系數分別為：

$F_{HH}^e=\frac{{\mathrm{cos\θ}}_i-{({\mathrm{\ϵ}}_e-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_i)}^{1/2}}{{\mathrm{cos\θ}}_i+{({\mathrm{\ϵ}}_e-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_i)}^{1/2}}---\left(10\right)$

$F_{VV}^e=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_e{\mathrm{cos\θ}}_i-{({\mathrm{\ϵ}}_e-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_i)}^{1/2}}{{\mathrm{\ϵ}}_e{\mathrm{cos\θ}}_i+{({\mathrm{\ϵ}}_e-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_i)}^{1/2}}---\left(11\right)$

步驟3：水平極化和垂直極化介電常數分別為和他們分別由公式(12)和(13)計算。

$\frac{{\mathrm{cos\θ}}_i-{({\mathrm{\ϵ}}_{HH}^e-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_i)}^{1/2}}{{\mathrm{cos\θ}}_i+{({\mathrm{\ϵ}}_{HH}^e-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_i)}^{1/2}}=\frac{F_{HH}^{01}+F_{HH}^{12}{e}^{j\left(2k_{z1}h\right)}}{1+F_{HH}^{01}{F}_{HH}^{12}{e}^{j\left(2k_{z1}h\right)}}---\left(12\right)$

$\frac{{\mathrm{\ϵ}}_{VV}^e{\mathrm{cos\θ}}_i-{({\mathrm{\ϵ}}_{VV}^e-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_i)}^{1/2}}{{\mathrm{\ϵ}}_{VV}^e{\mathrm{cos\θ}}_i+{({\mathrm{\ϵ}}_{VV}^e-{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_i)}^{1/2}}=\frac{F_{VV}^{01}+F_{VV}^{12}{e}^{j\left(2k_{z1}h\right)}}{1+F_{VV}^{01}{F}_{VV}^{12}{e}^{j\left(2k_{z1}h\right)}}---\left(13\right)$