非均匀网络FDTD法

本文提出一种新型非均匀网格的ＦＤＴＤ法，只需在大小网格连接边界上进行特殊处理，就能较好地解决计算量与精度之间的矛盾，采用本方法分析了柱体目标二维瞬时散射场，并与传统ＦＤＴＤ法作了比较。     

FDTD方法中散射体曲面边界的网格拟合

在ＦＤＴＤ方法中为了精确拟合散射体曲面边界，本文提出了分区域剖分方法，以便提高计算精度，减少网格数目，节省计算机资源和降低ＦＤＴＤ数值色散，金属三角形柱表面电流的计算与实验结果的比较，验证了此方法的有效性。在直角坐标系下，研究了ＦＤＴＤ法ＣＰ剖分技术的计算精度，将ＣＰ剖分技术推广应用于涂敷金属目标的散射问题，由Ｍａｘｗｅｌｌ方程的积分形式推导出了在涂敷吸波介质厚度很薄的情况下，散射体表面附近网格上场量迭代方程，给出了二维涂敷和部分涂敷金属目标ＲＣＳ计算结果。     

两种新的时域有限差分算法

本文提出了两种新的求解麦克斯韦偏微分方程组的差分网格模型，并在此网格模型的基础上，给出了两种时域有限差分（ＦＤＴＤ）新算法。这两种算法的性能在某些方面比传统的Ｙｅｅ－ＦＤＴＤ算法优越。     

改进的FD—TD法分析二维理想导体TM近区散射问题

本文针对一般ＦＤ－ＴＤ方法分析计算二维理想导体散射问题所遇到散射体边角处难以精确处理的缺点进行了改进。将边角处总场近似解析解直接引入ＦＤ－ＴＤ法差分公式，得到了有关修正系数，为了检验此方法的有效性，有无限长导体方柱为例分别用一般ＦＤ－ＴＤ法和本文的ＦＤ－ＴＤ方法进行了分析研究，并与ＭＯＭ法进行了比较，所得结果说明改进后的ＦＤ－ＴＤ方法对分析计算导体边角附近电流分布特性是较有效的。     

任意截面导体柱电磁散射特性的时域分析

本文采用共形网格的ＦＤＴＤ法对任意截面导体柱的电磁散射特性进行了分析。首先采用广义环路积分法导出共形网格上的时域有限差分方程,然后针对共形网格导出其一阶和二阶吸收边界条件。这种吸收边界条件在曲率半径趋于无穷大时分别退化为一阶和二阶Ｍｕｒ 吸收边界条件。由于采用共形网格,网格节点数远少于普通ＦＤＴＤ法中的节点数,从而大大节省了计算时间和存储空间。在时谐平面波和高斯脉冲激励下,首先计算了导体柱表面的时域感应电流,然后运用Ｆｏｕｒｉｅｒ变换计算导体柱的ＲＣＳ,其结果与其它文献结果一致。     

保角变换FDTD算法的数值稳定性与数值色散

本文提出了新的保角变换ＦＤＴＤ算法，推导了保角变换ＦＤＴＤ算法的时间稳定性和数值色散方程。此外，本文以圆波导为例了不同网格下ＴＥ模数值波长的相对误差。分析了不同传播常数和对极点不同半径的半圆电壁近似下数值波长的相对误差，通过适当地选择网格数，可得到高精度。     

埋地二维柱体的电磁散射

本文利用进域有限差分（ＦＤ－ＴＤ）方法分析计算了正弦平面波照射下埋地二维金属柱体的电磁散射特性，给出了柱体上的感就电流值和地面上方近场区的电磁场值。讨论了有耗介质中差分网格的数值色散特性和吸收边界条件。通过将本文用ＦＤ－ＴＤ计算结果与其它数值结果进行比较，证实了ＦＤ－ＴＤ方法在分析有耗介质中电磁散射问题的有效性。     

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。     

CFDTD法在涂敷金属目标TM散射问题中的应用研究

本文对ＦＤＴＤ方法中的ＣＰ剖分析技术在二维情况下进行了详细的研究，推导出并数值实现了涂静金属导体附近网格点上场量的迭代方程。在二维ＴＭ情况下，对涂敷或半涂敷金属柱体的远区ＲＣＳ及近场分布进行计算，根据计算实例解析结果考查了ＣＦＤＴＤ的计算精度。     

Numerical Analysis for an Improved ADI-FDTD Method

The numerical performance of an improved alternating direction implicit finite-difference time-domain (ADI–FDTD) method is studied in this letter. Theoretical analysis shows that this method is unconditionally stable and has low splitting error. Compared with the regular ADI–FDTD method, this method is a better splitting formulation for the Crank–Nicolson FDTD method.      

多元Pade逼近结合FDTD法快速获取柱体宽角度和宽频带RCS

计算散射问题时,采用FDTD法可以很好地解决散射体比较复杂的一类问题。FDTD法的时域特征使得获取频率响应比较容易。但是,一般来说,FDTD法迭代计算的时间比较长。当计算散射体宽角度RCS时,每变换一个角度,就需要重新用FDTD法计算一次。同样,近远区时频变换也要消耗较多的计算时间。引入Pade多元逼近技术,可以大大节省计算时间。对FDTD法计算获得的、稀疏的RCS响应进行逼近,然后用获得的Pade二元逼近式同时计算宽角度和宽频带RCS响应。文中采用了最小二乘法,进行全局约束,以充分利和已有信息,达到最佳副近的效果。计算结果表明Pade有理逼近式能很好地逼近FDTD法精确计算的曲线,同时在计算速度上可加快十几倍。     

基于细线散射的时域有限差分法

研究一种基于细线散射的时域有限差分法。利用该法可求解细线结构的电磁辐射及散射等问题。与传统时域有限差分法相比,该法处理细线结构更简单、有效。还利用该法研究了线天线电磁辐射、散射问题,并将结果与时域积分方程的结果进行了比对,取得了较好效果。     

UPML媒质中无条件稳定的二维ADI-FDTD方法

对单轴各向异性PML（UPML）媒质中二维TM波的交变方向隐式时域有限差分方向（ADI-FDTD），通过计算实例表明，ADI-FDTD方法在UMPL媒质中是无条件稳定的，其时间步长不受CFL稳定性条件的限制，并且当计算区域内具有精细差分网格时，其计算效率明显优于传统的时域有限差分方向（FDTD）。     

一种基于FDTD的目标双站RCS计算方法及其应用

提出了一种基于FDTD方法的双站RCS计算方法即瞬态外推时谐场的离散傅立叶变换方法。此法不仅为工程应用提供方便,而且节约了计算时间、提高了计算的精度;文中针对FDTD复杂目标建模给出了一种基于3ds max的建模方法,这种建模方法可以对复杂目标实现快速、准确、可视化建模。运用上述方法,计算了典型目标和复杂目标双站RCS。算例结果表明,该方法是可行的。     

基于OpenMP的电磁场FDTD多核并行程序设计

探讨了基于OpenMP的电磁场FDTD多核并行程序设计的方法,以期实现该方法在更复杂的算法中应用具有更理想的性能提升。针对一个一维电磁场FDTD算法问题,对其计算方法与过程做了简单描述。在Fortran语言环境中,采用OpenMP＋~粒度并行的方式实现了并行化,即只对循环部分进行并行计算,并将该并行方法在一个三维瞬态场电偶极子辐射FDTD程序中进行了验证。该并行算法取得了较其他并行FDTD算法更快的加速比和更高的效率。结果表明基于OpenMP的电磁场FDTD并行算法具有非常好的加速比和效率。     

Incorporating two-port networks with S-parameters into FDTD

A modeling approach for incorporating a two-port network with S-parameters in the finite-difference time-domain (FDTD) method is reported. The proposed method utilizes the time-domain Y-parameters to describe the network characteristics, and incorporates the Y-parameters into the FDTD algorithm. The generalized pencil-of-function technique is applied to improve the memory efficiency of this algorithm by generating a complex exponential series for the Y-parameters and using recursive convolution in the FDTD updating equations. A modeling example is given, which shows that this approach is effective and accurate. This modeling technique can be extended for incorporating any number of N-port networks in the FDTD modeling     

二维无条件稳定时域有限差分方法

基于半隐式的Crank-Nicolson差分格式给出了一种无条件稳定时城有限差分方法。和传统FDTD法中采用的显式差分格式不同，对Maxwell方程组采用半隐式差分格式，在时间和空间上仍然是二阶精确的。但时间步长不再受稳定性条件的限制，只需考虑数值色散误差对其取值的制约。利用分裂场完全匹配层吸收边界截断计算空间，为保证PML空间的无条件稳定性，其方程也采用半隐式差分格式。数值结果表明相同条件下US-FDTD方法与传统FDTD方法的计算精度是相同的，而且在增大时间步长时US-FDTD方法是稳定的和收敛的。可以预见US-FDTD方法在模拟具有电小结构问题时具有实际意义。     

FDTD法的计算机可视化技术

本文应用计算机图形学的方法探讨了FDTD法计算机可视化的途径.对FDTD法进行可视化处理后,可直观地看到FDTD法的计算过程,形象地显示出电磁波与物体相互作用的过程,从而可观察到电磁波传播、穿透、散射和吸收等重要现象,这有利于研究电磁波与物体相互作用的机理.两个例子表明,本文提出的方法是非常有用的.     

An Efficient FDTD Method for Axially Symmetric LWD Environments

In this paper, an unconditionally stable finite- difference time-domain (FDTD) method in cylindrical coordinates is developed to analyze electromagnetic responses under axially symmetric measure-while-drilling/logging-while-drilling (MWD/LWD) environments. The method is based on the application of the Crank-Nicholson scheme to the FDTD method in cylindrical coordinates. To accelerate the solution of this approach, an algebraic multigrid method is applied. For several MWD/LWD electromagnetic simulations, it is observed that the proposed method can be close to 20 times faster than the conventional FDTD method.