直角坐标系下非均匀FDTD网格生成系统

基于非均匀FDTD网格的电磁场模拟是一种解决诸多实际电磁场问题的通用、有效方法.本文介绍了在直角坐标系下非均匀FDTD网格图形生成系统,可以快速、高效地产生1D、2D、3D FDTD网格,展现物体的几何图形,还可以动态地、可视化地得到检查、调节和修改.作为检验,本文以一实际结构为例,产生并显示了其网格图形.     

有耗平面和三维目标复合散射的FDTD分析

采用FDTD方法计算了有耗地面与三维目标的复合散射,对吸收边界条件,连接边界条件和近远场变换作了细致讨论.吸收边界使用了广义PML吸收层,它对电磁波有较好的吸收效果.连接边界处则利用解析入射波和三波迭加技术,上半平面用入射波和反射波、下半平面用透射波作为对目标的外加场进行计算.得到近场数据后,为避免出现复杂的Sommerfeld积分,用互易原理简化了外推过程.FDTD算法与矩量法和快速多层多极子相比,具有节省内存,计算时间短等优点.通过地上物体和地下物体的计算验证了FDTD方法的精确性,讨论了散射体离地高度对后向RCS的影响.     

FDTD模拟软件电磁建模模块的研究和实现

FDTD算法(时域有限差分法)是解决电磁场问题的简单而有效的数值方法,在现有的计算条件下进行非均匀网格和均匀网格的生成以对目标物体建模是该算法的基本问题。本文介绍在直角坐标系下一种非均匀网格划分算法,并结合计算机可视化技术,实现电磁建模可视化模块的设计。该建模模块用于进行目标物体的3D可视化建模和电磁学参数描述及仿真数据预处理。文中的例子说明该电磁学建模模块数据处理有高效性、可靠性及良好的可视化效果。     

用FDTD法分析和模拟三维空间电磁波的散射和传输

本文采用时域有限差分(FDTD)法计算并在PC机上模拟三维空间电磁波的散射和传输.散射体可为具有弯曲表面的三维物体,传输结构可为多介质的变向和分支型导波结构,时间波形可为单频定态波也可为任意脉冲波.在PC机上将散射近场和传输波场分布动态立体地模拟显示出来.边界上和不连续处的反射波、迅衰场、表面波和漏波等细微现象也能形象地显示出来.     

三维FDTD中TF/SF边界的时域群速补偿法

TF／SF（Total Field／Scattered Field）法是FDTD（Finite-Difference Time—Domain）数值算法中引入平面波源的有效方法之一。本文对TF／SF法中的一维辅助渡源法进行改进，首先推导出三维FDTD网格内的电磁波传播群速和相速的近似解析解。为预测离散网格内电磁波传播提供理论基础；然后以此为依据，提出对一维辅助波源的时域群速补偿法。经过实际三维FDTD问题的数值模拟，证实了本文方法在保持一维辅助波源法高效简洁的同时，进一步减少了泄露误差，给FDTD计算散射问题提供了有力工具。     

基于移位算子法高斯波束与双负介质板相互作用的FDTD分析

以磁导系数μ为例推导了处理双负介质本构关系的移位算子法.将μ表示以jω为自变量的Padé近似,用/t代替jω,过渡到时域,再引入离散时域移位算子代替时间微分算子来处理Padé近似形式的μ,进而推导出FDTD计算中时频电磁场中磁感应强度B和磁场强度H之间的关系.最后用基于移位算子的FDTD方法仿真了电磁波与各种双负介质板的相互作用:负折射、相位补偿、平凹双负透镜成像.     

非均匀等离子体覆盖目标隐身研究

推导了各向同性等离子体中的FDTD分段线性递归卷积（PLRC）计算式，首次将PLRC FD^2TD方法用于仿真电磁波与等离子体的相互作用，对垂直入射的非均匀等子体简化隐身模型进行了时域和频域研究。数值结果表明，等离子体包层可以极大地减少雷达目标的电磁回波能量。     

FDTD法分析等离子体对通信信号的影响

介绍了时域有限差分(FDTD)算法的基本原理,对FDTD算法进行了理论研究和公式推导,建立等离子体的模型,并运用FDTD算法对等离子体和电磁波间的作用机理进行了数值计算。运用MATLAB软件对结果进行了仿真,分析了等离子频率、等离子数量和碰撞频率等重要参数对电磁波反射特性的影响,并由此可得计算结果与目前的解析法和WKB方法结果接近,具有很高的准确性。     

基于FDTD方法的无线电波透地传输特性的研究

介绍了时域有限差分法(FDTD)的基本原理；模拟了电磁波在大地非均匀介质信道中的传播，研究了透地通信系统中的电磁波在有耗大地分层面的反射和透射，得出了对透地通信系统设计有重要意义的反射系数和透射系数，说明了FDTD方法是解决电磁波在复杂媒质中传播的一种有效方法。     

时域有限差分法分析混晌室中场的均匀性

针对目前仿真分析混响室内的场分布过程中计算量大、耗费时间长和对计算机配置要求高的现状,用在一定的约束条件下随机分布于球面上的一组等效源辐射的平面电磁波叠加而成的一维推进的重叠平面渡模拟搅拌器搅拌过程中混响室内的电磁波,并采用时域有限差分法(FDTD)法对基于上述模型的混响室内的场分布进行了仿真计算,得出了使混响室内场分...     

Z 变换法改进PML-FDTD 吸收边界条件

时域有限差分（FDTD）方法是计算时域电磁散射和辐射的一种简单有效的方法,被广泛应用于求解电磁场问题中,但由于计算机容量的限制,FDTD 计算只能在有限区域进行,为了能模拟开域电磁过程,在计算区域的截断边界处必须给出吸收边界条件,完全匹配层(PML)是一种行之有效的吸收边界条件。在PML 中应用Z 变换,和传统的引入PML 的方法相比,得到的迭代公式的程序更方便、更简单;考虑到要模拟的FDTD 计算区域的虚拟物质属性,采用了特殊的处理方法;数值实验验证了这种方法的有效性和吸收边界的吸收效果。     

Modeling of transverse propagation through a uniaxial bianisotropic medium using the finite-difference time-domain technique

This work presents an extension of the recently developed finite-difference time-domain (FDTD) technique for modeling electromagnetic wave interactions with bianisotropic (BI) media, known as BI-FDTD, to include the more general class of bianisotropic materials. This new FDTD formulation is called BA-FDTD. The theoretical foundation for this method is based on a wavefield decomposition technique. The formulations based on the application of this wavefield decomposition technique to BA media will be presented. Validations of this new model are demonstrated for the interaction of an electromagnetic wave propagating transversely through a uniaxial BA half-space.     

时域有限差分电磁建模系统的研究与设计

基于时域有限差分（FDTD）算法并利用计算机可视化技术，对目标系统进行电磁建模研究，并设计出一套具有丰富内建图形处理功能的网格生成软件。在本系统中通过对目标系统进行3D建模和电磁学问题描述，将生成的电磁建模文件输入FDTD仿真模块即可进行模拟分析计算，直观形象地观察到电磁场的分布状态、电磁波传播、透射、散射等现象。U型天线的建模实例表明该电磁建模系统准确、高效。     

BI-FDTD: a novel finite-difference time-domain formulation for modeling wave propagation in bi-isotropic media

This paper presents a newly developed finite-difference time-domain (FDTD) technique, referred to as BI-FDTD, for modeling electromagnetic wave interactions with bi-isotropic (BI) media. The theoretical foundation for the BI-FDTD method will be developed based on a wavefield decomposition. The main advantage of this approach is that the two sets of wavefields are uncoupled and can be viewed as propagating in an equivalent isotropic medium, which makes it possible to readily apply conventional FDTD analysis techniques. The BI-FDTD scheme will also be extended to include the dispersive nature of chiral media, an important subclass of bi-isotropic media. This extension represents the first of its kind in the FDTD community. Validations of this new model are demonstrated for a chiral half-space and a chiral slab.     

瞬变等离子体中电磁波频率漂移特性研究

推导一维瞬变磁化等离子体的时域有限差分(FDTD)递推式,并以一维金属谐振腔作为计算模型,分析了瞬变等离子体中电磁波频率漂移特性。从理论分析出发,得到了一维瞬变等离子体对电磁波作用的解析解。通过选取相同的模型和参数,将FDTD数值解与解析解进行对比,验证了所用FDTD方法的准确性,在此基础上研究了瞬变等离子体中电磁波的频率漂移规律。     

基于OpenGL和FDTD的电磁建模三维可视化实现

开放的图形程序接口(OpenGL)是一个国际组织提供的规范,可以跨平台使用,是一个功能强大,调用方便的底层3D图形库;时域有限差分(FDTD)算法是解决电磁场问题的简单而又有效的数值方法。把两者结合并利用计算机可视化技术,对目标系统进行电磁建模研究,实现了电磁建模模块的三维可视化设计。该建模模块可用于进行目标物体的三维可视化建模和电磁学参数描述及仿真数据预处理。微带耦合器的建模实例表明该电磁建模模块数据处理具有高效性、可靠性和良好的三维可视化效果。     

一种新的简化行波边界条件在FDTD算法中的实现

本文提出一种新的边界条件。这种边界条件在边界处强加理想导体对计算场区进行截断,而将由此产生的反射场分离去除,从而减小反射所产生的干扰。与PML边界条件相比,由于它不需要吸收层,不需要PML层中人为的场量分解,因此节约了内存,提高了计算速度。文中给出一维、二维空间的计算实例,计算结果表明原理是可行的。     

外场作用双导线的电磁耦合时域分析方法

基于时域有限差分（finite-difference time-domain，FDTD）法和传输线方程，并结合插值技术，研究了一种高效的时域混合算法，能够快速模拟电磁波照射自由空间和屏蔽腔内双导体传输线的电磁耦合，并实现空间电磁场与双导线瞬态响应的同步计算.该算法先采用FDTD方法模拟双导线周围空间的电磁场分布，结合插值技术构建适用于双导线电磁耦合的传输线方程，再采用FDTD的中心差分格式进行离散，从而求解得到传输线和端接负载上的瞬态响应.同时，分析双导线间距对其电磁耦合的影响，掌握其耦合规律.通过相应数值算例的模拟，并与FDTD方法进行对比，验证了该时域混合算法的正确性和高效性.     

基于电磁层析的地面目标内部结构图像重建

针对电磁层析成像技术在工程物探中, 采用钻孔方式进行地下介质内部结构探测有损的不足, 为适应电磁层析成像技术无损探测的需求, 研究了对地面目标内部结构探测的电磁层析成像技术, 基于电磁层析的探测方式、联合成像方法和图像重建技术, 为弥补跨孔探测方法应用于地面目标探测时, 其边界条件与传统的地下目标探测不同, 会对初至波的判断造成影响的不足, 采用时域有限差分法仿真分析了波的传播状态, 确定了初至波的提取方法, 给出了初至零点的判定方法, 并采用以上方法进行实验证实了对地上目标进行电磁层析成像的可行性和有效性.     

FDTD Analysis of Electromagnetic Reflection by Conductive Plane Covered with Magnetized Inhomogeneous Plasmas

A novel finite-difference time-domain (FDTD) methodology which incorporates both anisotropy and frequency dispersion at the same time is developed for electromagnetic wave propagation in anisotropic magnetoactive plasmas in this paper. The numerical verification of the method are confirmed by computing the reflection and transmission of right-handed/left-handed circularly polarized (RCP/LCP) wave through a magnetized plasma layer, with the direction of propagation parallel to the direction of the biasing field. And, the right-handed / left-handed polarized wave reflection coefficients for electromagnetic signals normally incident upon a conductive plane covered with a layer of magnetized plasma are computed using the new FDTD method. The parabolic electron-number density profile varies only in the direction perpendicular to the plane. The function dependence of reflection coefficients on the number density, collision frequency and external magnetic field is studied.