有限元法应用于微波和光波器件的问题和发展

本文就有限元法应用于微波和光波器件的原理、问题和最新进展作了综合评述。文中讨论了适用于不同问题的变分公式的意义；着重讨论了避免和消除虚模的方法和处理开放边界的技术；还对代表该领域发展趋势的三个方面，即边棱元法。非线性结构及有限元程序的前后处理问题进行了评论和展望。     

二次B-Spline时域基函数的TDFEM的应用

提出了时域有限元法(TDFEM)的一种新的基函数—二次B-spline时域基函数.首先简述了时域有限元法的原理和基本公式;然后提出了新型的基于B-spline函数的条件稳定和无条件稳定的时域有限元法方案,并应用于三维电磁辐射问题.通过典型的算例对这两种方案的精度、运算时间进行了比较,证实了基于二次B-spline函数的时域有限元法的有效性.通过稳定性理论分析得出该算法的精确稳定性,并且通过数值计算的结果得到验证.     

导体-介质组合体散射分析两种积分方程法比较

采用耦合积分方程和单积分方程两种方法,分析了三维导体-介质组合体目标的电磁散射问题.与传统的耦合积分方程法相比,单积分方程法使介质体表面的未知量数目减少一半,并且能获得更快的迭代解.讨论了导体-介质交界线上RWG基函数的正确处理问题.对介质锥-导体柱组合体、导体-介质组合球和某导弹模型的雷达截面(RCS)进行了计算和比较,验证了两种积分方程方法的正确性,且数值结果表明单积分方程法更加有效.     

FDTD法分析涂覆各向异性材料金属目标宽带散射特性

采用时城有限差分方法研究了涂覆各向异性材料金属目标的宽带散射特性,得到了涂覆不同厚度的正单轴和负单轴各向异性材料情况下的频率响应和双站RCS,通过对这些散射数据的分析得出了一些关于涂覆材料及涂覆厚度对目标散射特性影响的结论,这些结论有助于对各向异性隐身材料的研究,体现了时域计算对于分析目标宽频带散射特性的优点.     

使用改进的时域积分方程法计算导体目标的瞬态散射

本文推导了一种改进的时域积分方程(TDIE)方法,用于计算任意导体目标的瞬态电磁散射问题.采用隐式时间步进法,对典型导体目标包括尖劈板、立方体、导体球和球冠锥体进行了求解,得到了正确的瞬态响应结果,没有发现后期不稳定性现象.     

三角形天线瞬态响应特性的模拟与改进

利用时域有限差分方法(FDTD)对三角形天线的瞬态响应特性进行了分析,通过改变天线形状以及在天线表面开槽来改善天线的辐射特性的方法,设计了一种在表面开槽的扇形天线,该天线可以有效地减少天线在远场辐射的电(磁)场随时间变化波形尾部的震荡.     

不同吸波涂层对三维复杂目标的RCS影响的分析

利用有限元-快速多极子算法(FEM-FMM)分析了三维复杂目标涂有不同吸波涂层的雷达散射截面(RCS).以圆锥体为例,详细计算分析了涂敷有耗各向同性、正单轴各向异性、负单轴各向异性和纳米吸波材料4种典型吸波材料对目标电磁散射特性的影响,并首次讨论了每种吸波材料随不同涂层厚度对RCS的影响,得到了最佳隐身效果的吸波材料和涂层厚度的组合.结果表明,涂敷最佳吸波材料目标的后向RCS比目标没有吸波涂层时可以降低16.6dB.     

凹槽的尺寸对旋转对称金属目标的后向RCS的影响

利用各向异性时域有限差分法(FDTD)，分析填充不同介质凹槽的金属目标的电磁散射。对具有旋转对称特性的典型目标模型，计算并分析了在金属目标表面开凹槽的宽度和深度对其电磁散射特性的影响，计算结果显示，在目标的特定部位开适当宽度和深度的槽并填充负单轴各向异性介质，能显著降低目标的后向雷达散射截面(RCS)。     

填充铁氧体介质的腔基微带天线输入阻抗的计算分析

采用矢量有限元--边界积分法(VFEM/BI),对填充铁氧体材料的腔基微带天线的输入阻抗进行了详细的计算及分析.针对不同的偏置场H0方向,通过改变偏置场H0的强度及饱和磁化强度4πMs,分析了这种天线的输入阻抗的频率变化特征.结果表明,偏置场强度和饱和磁化强度可以对输入阻抗和谐振频率产生影响,但对于不同的偏置场方向,其影响是不相同的.可以通过改变偏置磁场的方向和强度来实现天线输入阻抗和谐振频率的变化.     

带有填充各向异性介质凹槽的金属目标电磁散射的FDTD法分析

本文利用各向异性时域有限差分法(FDTD)分析填充各向异性介质凹槽的金属目标的电磁散射.就一种特定的典型金属目标模型,详细计算分析了开槽位置、宽度和深度以及填充材料对其电磁散射特性的影响,计算结果显示在目标的特定部位开适当宽度和深度的槽并填充负单轴各向异性介质能显著降低目标的后向雷达散射截面(RCS).