FD－TD法计算色散媒质中埋入异常体的电磁散射

本文论述了ＦＤ－ＴＤ法用于计算地下浅层目标的电磁散射问题。推出了Ｄｅｂｙｅ型色散媒质中ＦＤ－ＴＤ法的迭代公式和吸收边界条件。通过将ＦＤ－ＴＤ法计算的结果与其它结果相比较，证实了该方法计算有耗媒质中电磁场问题的有效性。对瞬态脉冲在色散媒质中的传播特性进行了讨论。分别计算了典型地下目标的散射波形和波形堆积图。     

地下三维目标电磁散射特性研究

本文推出集总电阻加载圆柱形天线在时域有限差分（FD-TD）法中的计算公式。对Mur二阶吸收边界条件在三维FD-TD法计算中的稳定性进行了研究，提出保证Mur二阶吸收边界条件稳定所必须注意的问题。在集总电阻加载圆柱形天线激励下，对色激媒质中三维目标的瞬态电磁散射特性进行了计算和分析，并将部分计算结果与实验测试的结果进行了比较，二者具有比较好的一致性。研究了色散媒质和目标特性对目标回波信号的影响，并对有耗媒质中细导线型目标的瞬态散射机理进行了分析。     

FD—TD法计算色散媒质中埋入异常体的电磁散射

本文论述了ＦＤ－ＴＤ法用于计算地下浅层目标的电磁散射问题。推出了Ｄｅｂｙｅ型色散媒质中ＦＤ－ＴＤ法的迭代公式和吸收边界条件。通过将ＦＤ－ＴＤ法计算的结果与其它结果相比较，证实了该方法计算有耗媒质中电磁场问题的有效性。对瞬态脉冲在色散媒质中的传播特性进行了讨论。分别计算了典型地下目标的散射波形和波形堆积图。     

FD－TD法分析频变煤质中基带脉冲波传播和散射

利用ＦＤ－ＴＤ法，分别计算了频变媒质中基带脉冲淡的传播和浅层地下目标的时域电磁散射问题。通过Ｚ－变换技术，推出了媒质的介电常数εｒ＜（ω）和导磁率μｒ（ω）同时用Ｄｅｂｙｅ方程表示时ＦＤ－ＴＤ法的迭代公式，并给出了相应的吸收边界条件。通过将计算结果与其它结果相比较，证实了ＦＤ－ＴＤ法分析有托媒质中电磁场问题的有效性，并比较了吸收边界条件的吸收性能。对基带脉冲波在不同频变媒质中的传播特性进行了讨论。分别计算并给出了位于频变媒质中典型目标的时域散射波形和波形堆积图。     

色散媒质覆盖导电体的瞬时散射

本文提出了修正的时域有限差分法（ＦＤＴＤ）来分析计算色散媒质中瞬变场问题，并采用普郎尼近似法使时域卷积可转化为违推计算，是充分利用现代计算机技术解决时域和宽带电磁场问题的一种有效手段。同时运用此方法对色散媒质中及色散媒质覆盖的导体目标瞬时域散射场进行了计算和分析，直观可靠地反映了其特性，并与传统的（非色散）ＦＤＴＤ方法计算的结果进行了比较，差别是显而易见的，为此必须重视色散媒质对瞬变场分析的影响。     

N阶色散媒质的瞬态散射特性

本文提出了Ｎ阶色散媒质瞬态特性的时域分析方法，结合Ｚ变换对常规的时域有限差分（ＦＤＴＤ）法进行了修正，改进后的ＦＤＴＤ法能分析和与频率有关的电磁场问题，具有方法简洁、易实现等优点。为验证此方法的有效性和可靠性，对Ｎ阶色散媒质的反向系数进行了分析与计算，并与已知的解析结果进行了比较，同时，采用此时域方法对Ｎ阶色散媒质和导体覆盖Ｎ阶色散媒质散射场进行了计算和分析。     

FD-TD法分析无载频脉冲探地雷达特性

本文首先利用三维ＦＤＴＤ法对集中电阻加载圆柱形偶极天线的近地面辐射特性进行了计算,给出了天线上电流波形并分析了加载电阻和有耗媒质参数等因素对电流波形的影响;分析并计算了天线“方向图”及其随天线高度和媒质参数变化的规律。其次,利用色散媒质中２．５维ＦＤＴＤ法迭代公式,模拟计算了地下目标雷达回波电平图,并与实际探测结果进行了对比,二者具有较好的一致性;分析了色散媒质参数对雷达探测深度的影响。     

非正交FD-TD法在二维涂敷导体TM散射问题中的应用

本文全面介绍了非正交FD-TD方法的基本原理,推导出了其稳定条件和数值色散方程,并对其数值色散特性进行了详细分析研究。用非正交FD-TD方法在正弦波激励下对无限长三角形导体柱TM散射电流进行了计算,与矩量法(MM)结果基本吻合,证明了其有效性。在此基础上对涂敷多边形导体柱的TM散射问题进行了计算,得出远区单站RCS结果,同时为了比较给出了分别用非正交FD-TD法和等效源法计算涂敷方形导体柱的散射场分布的结果。     

FDTD法分析无载频脉冲探地雷达特性

本文首先利用三维ＦＤＴＤ法对集中电阻加载圆柱形偶极天线的近地面辐射特性进行了计算,给出了天线上电流波形并分析了加载电阻和有耗媒质参数等因素对电流波形的影响;分析并计算了天线“方向图”及其随天线高度和媒质参数变化的规律。其次,利用色散媒质中２．５维ＦＤＴＤ法迭代公式,模拟计算了地下目标雷达回波电平图,并与实际探测结果进行了对比,二者具有较好的一致性;分析了色散媒质参数对雷达探测深度的影响。     

色散媒质中ADI-FDTD

基于交替方向隐式(ADI)技术的时域有限差分(FDTD)法是一种非条件稳定的计算方法，该方法的时间步长不受Courant稳定条件限制，而由数值色散误差决定。与传统的FDTD相比，ADI-FDTD增大了时间步长，从而缩短了总的计算时间。本文采用递归卷积方法将ADI-FDTD推广应用于色散媒质，推导了二维情况下色散媒质中的ADI-FDTD迭代公式。应用推导公式计算了色散土壤中目标的散射，并与色散媒质FDTD结果对比，在大量减少计算时间的情况下，两者结果符合很好。     

NUMERICAL SIMULATION OF TIME-DOMAIN EM SCATTERING BY SHALLOW SUBSURFACE OBJECTS

The time-domain ElectroMagnetic(EM) scattering by buried objects in dispersive media is calculated with FD-TD method. The FD-TD formula in Debye dispersive media (both the complex permeability and the complex permittivity are described by Debye equations) are deduced, and the absorbing boundary condition is given. The validity of FD-TD method in lossy media is verified through comparing the FD-TD's results and the other ones. The propagation of transient pulses in dispersive media is studied in detail. The scattering pulses and the wiggle traces for typical buried objects are given.     

FD—TD法分析埋地目标对基带脉冲波的电磁散射特性

本文利用ＦＤ－ＴＤ法分析了埋了埋地目标对基带脉冲波的电磁散射问题。在推出有耗媒质中ＦＤ－ＴＤ法代公式和吸收边办条件的基础上，对基带脉冲波在有耗媒质中的传播特性和埋地目标的电磁散射特性分别进行了较为详细地讨论。给出了部分目标的回波堆积图，并对探地雷达的探测性能与媒质特性、目标特性的关系进行了分析。     

脉冲探地雷达的模拟计算

本文在给出Debye型色散媒质中2．5维时域有限差分法（2．5D－FDTD法）迭代公式的基础上，对无载频脉冲波在不同色散媒质中的传播特性进行了计算，分析了脉冲产生畸变的原因，并提出对部分畸变脉冲进行整形的方法。分别对地下单体目标和群体目标的雷达回波电平图进行了模拟计算，并与实际无载频脉冲探地雷达的探测结果进行比较，二者有较好的一致性，证实了本文所给计算公式的正确性。另外，还分析了土壤参数对雷达探测深度和分辨率的影响。     

Discontinuous galerkin time-domain method for GPR simulation in dispersive media

This paper presents a newly developed high-order discontinuous Galerkin time-domain (DGTD) method for solving Maxwell's equations in linear dispersive media with UPML boundary treatment. A unified formulation is derived for linear dispersive media of Debye type and the artificial material in the UPML regions with the help of auxiliary differential equations. The DGTD employs finite-element-type meshes, and uses piecewise high-order polynomials for spatial discretization and Runge-Kutta method for time integrations. Arbitrary high-order accuracy can be obtained for scattering of various objects in dispersive media. After validating the numerical convergence of the DGTD method together with the second-order Yee's scheme, we apply this new method to the ground-penetrating radar for the detection of buried objects in a lossy half space.     

A frequency-dependent finite-difference time-domain formulation forgeneral dispersive media

A weakness of the finite-difference-time-domain (FDTD) method is that dispersion of the dielectric properties of the scattering/absorbing body is often ignored and frequency-independent properties are generally taken. While this is not a disadvantage for CW or narrowband irradiation, the results thus obtained may be highly erroneous for short pulses where ultrawide bandwidths are involved. In some recent publications, procedures based on a convolution integral describing D(t) in terms of E(t) are given for media for which the complex permittivity ∈*(ω) may be described by a single-order Debye relaxation equation or a modified version thereof. Procedures are, however, needed for general dispersive media for which ∈*(ω) and μ*(ω) may be expressible in terms of rational functions, or for human tissues for which multiterm Debye relaxation equations must generally be used. The authors describe a new differential equation approach, which can be used for general dispersive media. In this method D(t) in terms of E(t) by means of a differential equation involving E, and their time derivatives. The method is illustrated for several examples     

THz透过色散介质的FDTD分析

时域有限差分(FDTD)计算方法,已经被应用在解由飞秒脉冲激光器激励的THz电磁场辐射的Maxwell方程中,文中介绍了一种德拜模型,此德拜模型方法能准确地在一个较宽的频率带上,描述许多类型的生物组织.通过此模型,分析了THz脉冲通过色散介质时的传播情况.并经过对比说明THz成像(TPI)在物品检测,癌症判断以及其他应用的可能性.