二维磁等离子体目标FDTD分析的移位算子方法

采用移位算子(SO)方法把时域有限差分(FDTD)法推广应用于二维磁化等离子体中.证明电磁波横向入射二维轴向磁化等离子体目标情形下,电磁波可按目标的轴向分解为横电波(TE波)和横磁波(TM波),而且TM波的散射特性与外磁场无关,而TE波的散射特性与介质电磁参数密切相关,同时对其物理原因进行了分析.采用SO方法处理磁化等离子体频域本构关系,得到该情形下目标电磁散射的SO-FDTD迭代计算公式.计算了轴向磁化等离子体涂敷Von Karm an型导体柱的TE波双站雷达散射截面(RCS),分析了涂层厚度以及等离子体参数对其双站RCS的影响.结果表明,恰当地选择等离子体参数能有效地减少目标在一定散射角范围内的RCS.     

适应FDTD方法的AutoCAD高效建模技术与应用

针对时域有限差分(FDTD)方法在计算电磁散射等所遇到的精确有效建模问题,采用AutoCAD建立目标的三维模型,调用VBA程序进行适应FDTD计算的目标网格离散处理,生成相应的几何-电磁参数描述文件,并建立该文件与FDTD求解程序结合的计算程序接口,实现了有效、快速和精确建模手段,可以实现从目标建模到电磁特性分析一体化。作为应用,对金属球、金属抛物面旋转体和金属球部分体3个结构进行了建模、运算的实例仿真计算,计算结果表明了该建模方法的正确性和有效性,对通常用FDTD方法进行建模有重要意义。     

卫星模型散射FDTD计算的共形边界研究

根据卫星模型太阳能帆板平面相对卫星主体较大的特点,提出了共形边界的概念,即总场边界、外推边界和吸收边界的几何形状与目标外形轮廓相同．并把它应用在卫星模型时域有限差分(FDTD)计算中,以减少FDTD计算及存储量．首先讨论了FDTD方法中3种边界的共形处理方法,特别针对270°拐角处吸收边界的处理进行了详细分析．通过电偶极子辐射验证共形吸收边界具有良好的吸收外行波的性能．最后给出卫星模型远区后向散射时域波形,与常规长方体边界FDTD计算结果相符,验证了共形边界理论在FDTD计算应用中的正确性．卫星模型采用共形边界后节省内存约40. 7％,缩短了计算时间,改善了计算性能．     

基于有限差分法的三维飞机RCS计算

简单介绍了时域有限差分法(FDTD)的基本理论,并与其他几种数值方法进行了比较;探讨了完全匹配层(PML)在FDTD中的设置;应用FDTD程序计算了三维介质球的双站RCS,并与文献结果对比说明该程序的有效性;在此基础上计算了简单三维飞机的RCS,并对结果进行了讨论.说明该方法可以精确计算大尺寸复杂目标的RCS.     

基于FDTD瞬态分析的三维目标宽带RCS频率响应的快速获取

采用基于时域有限差分法(FDTD)的瞬态分析来快速获取三维目标宽带RCS频率响应.叙述了常规FDTD方法的原理,并研究了瞬态分析计算宽带RCS频率响应的过程.随后使用程序计算了导体立方体和各向同性介质立方体的频率响应情况,并与文献上的结果进行对比,证明了该算法有良好的计算精度和效率.随后计算了导体开槽空心球体和各向同性介质开槽立方体的宽带RCS频率响应特性,并对结果进行了分析.以上结果都说明该方法可靠、高效和准确.     

等离子体覆盖导体柱双站散射特性的PLJERC-FDTD分析

本文采用了一种新的既保证了计算的高效率。又有较高的计算精度的色散介质的FDTD算法称为分段线性电流密度递归卷积FDTD算法(PLJERC)的计算公式．研究了非均匀等离子体覆盖导体柱的散时特性．对TM波垂直入射时的双站、宽带仿真结果的分析表明。等离子体包层可以较大地减少雷达目标的电磁回波能量，衰减量与多种参数有关．     

双负媒质的GPU-FDTD并行计算研究

本文研究了基于计算统一设备架构(CUDA)的图形处理器(GPU)对双负媒质(DNG)电磁散射规律的并行计算的实施。由于Z变换理论的时域有限差分法可以计算双负媒质中电磁波的散射和传播,同时在空间上具有天然的并行性,因此非常适用于在GPU上实现并行计算。本文引入Drude模型,给出了左手媒质中FDTD迭代公式,研究了基于GPU的并行FDTD方法,最后通过数值仿真实验以及结果证明该方法的正确性和高效性。     

基于FDTD法的手机电磁辐射对人体影响的分析

时域有限差分(FDTD)法是一种常用的电磁波辐射分析方法,文章研究了手机电磁辐射的产生机理,利用FDTD法,结合手机辐射的电磁模型以及人体的生物电磁模型,介绍了基于FDTD法的手机辐射计算方法,并就手机辐射对人体的影响以及应该采取的防护措施进行了讨论.     

用FDTD方法计算电磁波在各向异性介质中的散射

由于各向异性等离子体介质中的介质参数是张量形式,而在各向同性介质中为标量形式,故在研究各向异性等离子体与电磁波的相互作用与分析各向同性媒质的方法就不同.采用线性插值的方法给出各向异性等离子体介质中的FDTD离散式,编写了程序并进行了数值计算,给出与解析方法比较结果,两者符合的很好,并给出等离子体球的电磁散射的若干算例.结果可应用于等离子体的电波传播、天线等领域.     

三维柱坐标系下PML的实现及近场-远场转换

在三维柱坐标系下推导了麦克斯韦方程组在完全匹配层(PML)吸收边界条件中的时域有限差分(FDTD)表达式并编程实现；然后用一种简便的线性插值法完成了柱坐标系下的近场一远场转换；最后利用这种方法对圆柱形单极天线的反射电压、近区辐射场和远区辐射场进行了数值计算．结果表明该方法是正确可行的，可用于圆柱型目标结构的电磁特性研究．     

Spatially dispersive model of wire medium for scattering

The electromagnetic properties of wire medium are studied by analyzing its transmission coefficient, and a homogeneous uniaxial effective permittivity tensor with one spatially dispersive component is obtained. In order to evaluate the validity of the equivalent model for scattering problems, the bistatic and monostatic radar cross sections (RCS) of a block of wire medium are investigated with the finite-difference time-domain (FDTD) method. The difference of RCS from the physical wire medium and the corresponding equivalent model has been compared and analyzed under various parameters of wire medium, which clearly demonstrates the accuracy of the equivalent model of wire medium.     

一种高稳定的复杂色散介质分析FDTD方法

针对复杂色散介质电磁特性分析问题,提出一种新的、高稳定通用时域有限差分法．该方法从二阶复有理函数形式的极化率函数入手,将纽马克算法同时作用于极化矢量与电场的时域关系式两边,得到显式时域有限差分时域递推公式,并从理论和数值两方面对该算法的稳定性进行了分析．该方法不仅可作为处理包括复共轭极点-留数、临界点、修正洛伦兹以及二阶复有理函数等复杂色散介质问题的通用时域有限差分方法,而且具有更高的稳定性．     

超吸收边界条件在地质雷达剖面正演中的应用

运用时域有限差分法正演地质雷达剖面时,边界条件的吸收特性对计算结果起着关键性作用．为了使截断边界的影响尽可能小,对边界条件的吸收特性进行了研究,提出了超吸收技术,让电场与磁场分量同时参与边界条件的计算,采用误差抵消的原理,首先减小截断边界对磁场分量的畸变,进而以此比较精确的磁场值重新计算边界上的电场,从而得到更加精确的电磁场值．数值试验表明,它能有效地减小截断边界的伪反射,提高计算精度．把这一技术用于地质雷达剖面的正演合成,得到了满意结果．     

一种频变传输线系统电磁脉冲响应的数值算法

在传输线系统电磁脉冲（EMP）响应的精确计算中,通常必须将端接负载的频变效应考虑在内,为此提出了一种端接频变负载传输线系统电磁脉冲响应的数值算法.首先,应用矢量网络分析仪或阻抗分析仪测试或计算得到端接频变负载电路的幅频特性和相频特性;然后,应用矢量匹配（VF）法对幅频特性和相频特性进行拟合,得到一系列极点、留数和常数项;最后,结合拟合得到的数据,应用时域有限差分（FDTD）法建立端接频变负载传输线系统的数值模型,并应用到分段线性递归卷积技术以提高卷积计算效率.所提算法具有较高的计算效率和精度,可应用于多种端接频变负载传输线系统电磁脉冲响应计算.     

应用时域有限差分法计算房间脉冲响应和声场参数

在室内声学时域有限差分(FDTD)计算模型中,将房间的复阻抗边界用数字阻抗滤波器描述,并给出了门、窗和墙壁的数字滤波器复阻抗模型,应用该模型计算房间脉冲响应和声场参数。对一真实房间,将FDTD模拟计算得到的房间脉冲响应和声学参数与实际测量结果相比较,验证了在室内声学FDTD计算中,采用数字滤波器近似的复阻抗边界模型能较好地模拟房间中的声场。     

FDTD Computation of Scattering by Buried Objects

A computational approach of scattering by buried objects is presented by using finite-difference time- domain （FDTD） method, the uniaxial perfectly matched layer （UPML）, and reciprocity theorem. The nu- merical performance of this approach is investigated by numerical experiments. The radar cross sections （RCS） of various buried objects with different electrical sizes, shapes, dielectric constants, are computed and ana- lyzed. The results show that for the conducting cube, the RCS curves are fluctuant, but for the sphere shape one, the curves are smooth. Comparing with scattering in the free space, the ground greatly affects the RCS by dielectric targets, but little does by conducting targets. For the buried dielectric objects, iterative steps can be evaluated by four to five round-trip traversals of the Huygens box, but for the conducting ones, the time steps can be reduced to three round-trip traversals. When the ground is lossy, the run-time can be reduced more to two round-trip traversals.     

声电耦合场的时域有限差分方法

将时域有限差分(FDTD)方法拓展到声电耦合场的仿真领域。在电磁场、声场FDTD方法的基础上，采用一种新的适合分析声电耦合场的差分离散方式，从而使FDTD方法完全适用于声电耦合场。这是FDTD方法用于声电耦合场模拟的初步尝试，仅通过一维压电媒质的例子来说明方法的可行性，仿真了正弦声源激励下，声场、电磁场的传播和耦合，二维和三维的对应仿真将陆续报道。