太赫兹波在介质中传播的FDTD分析

时域有限差分法是电磁场领域中应用最为频繁的数值方法之一,它可以有效地处理复杂媒质中颗粒对电磁脉冲信号的散射问题,以及超宽带电磁脉冲信号在色散媒质中的传播问题。几乎所有介质,无论其在太赫兹（THz）波段是否有吸收峰,对太赫兹波的传播都有影响。研究太赫兹波在介质中的传播情况,对优化太赫兹系统,分析与设计太赫兹应用技术有重要意义。本文模拟了太赫兹波在散射介质中的传播,说明了太赫兹波在内弹道干涉测速应用中的可能性;模拟了太赫兹脉冲在色散介质中的传播情况,为太赫兹时域光谱系统中晶体选择提供依据。     

脉冲平面波斜入射旋转对称体时域电磁散射特性分析

介绍了一种运用旋转对称时域有限差分算法进行电磁散射问题分析的方法。对脉冲平面波在圆柱坐标系下进行分解,应用总场/散射场连接边界引入入射波,采用PML吸收边界条件。运用这种方法分析了有限长度闭合金属圆柱体的散射问题,通过与矩量法分析结果的比较,验证了该方法的正确有效性。     

线天线输入阻抗的变分原理结合FDTD求解

将变分原理与时域有限差分（FDTD）法相结合，求解了对称振子的输入阻抗，克服了直接用FDTD的V/I定义式求天线输入阻抗的不准确性。文中方法避免求解表面散射场时的数值微分，减少了计算误差，获得了较好的结果。     

基于Split-Field FDTD法的近埋地无限长散射体二维算法

提出了一种基于周期结构split-field FDTD法的近埋地无限长散射体二维算法.该方法根据散射体轴向均匀性将三维split-field FDTD法转化为二维算法,减少了内存和计算量,可分析斜入射脉冲波照射下近地、埋地无限长散射体散射问题.为了进一步减小计算量,连接边界上的入射波(地上为原始入射波和反射波的叠加,地下为透射波)采用一维FDTD法引入.吸收边界采用了UPML匹配层,导出了适用于split-field FDTD算法与有耗介质匹配的UPML方程.通过数值算例,验证了此二维算法应用于近埋地无限长散射体问题的有效性和实用性.     

时域有限差分算法的计算机实现可行性研究

时域有限差分法是解决电磁场计算的重要算法。该算法基于简单的公式迭代,很容易处理不同介质组成的电磁结构。但由于有限的计算机存储空间使得时域差分算法的空间有限,利用特殊的边界条件来截断电磁场问题的几何空间才能用于计算机编程实现。     

电离层时域散射与逆散射的数值

采用具有四阶精度的时域有限差分法计算了电离层对时域脉冲的散射,然后应用小波变换求出了反射信号的时频分布.这一时频分布就相当于电离层的频高图.最后利用POLAN程序重建了等离子体剖面,重建剖面非常接近原始剖面.     

基于拉氏变换原理的三维磁化等离子 体电磁散射FDTD分析

 根据拉普拉斯变换(LT)原理,提出了一种新的分析色散介质的电磁特性的时域有限差分(FDTD)算法,称为电流密度拉普拉斯变换时域有限差分(CLT-FDTD)算法.利用磁化等离子体介质中的关于电流密度矢量与电场强度的本构方程,将其两边分别拉普拉斯变换,得到s域内的本构方程.最后进行逆拉普拉斯变换和指数差分,得到在时域里易于求解的FDTD迭代方程.通过该方法计算了非磁与磁化等离子体球的后向雷达散射截面(RCS),验证了该方法正确性与有效性.     

并行化小波基FDTD方法的电磁场计算效率分析

为研究在大尺寸的光子器件中电磁场的传播特性,建立了一种基于小波基的时城有限差分(FDTD)数值计算方法,并在计算机集群系统中实现其并行化运算.该方法相较于标准的FDTD方法,具有更好的数值色散特性,大大减少了计算空间网格数,从而减少了内存的使用;且并行化计算大大减少了运算时间.验证了该方法的有效性,分析了影响并行运算效率的主要因素,并建立了一个估算模拟运算时间的数学模型.     

三维LOD-FDTD方法在PMC边界处的精确格式

证明了局部一维时域有限差分(LOD-FDTD)方法实现理想磁导体 (PMC)边界时的待求场分量系数与传统的LOD-FDTD方法系数不同。通过在获得该系数前应用理想导体边界条件,得到对应的修正系数。计算了单个PMC立方体和对称的两个PMC立方体的双站RCS。计算结果表明,PMC边界作为理想导体表面时,传统LOD-FDTD方法计算误差较大,采用修正系数的计算结果与传统FDTD方法计算结果更为吻合;PMC边界作为截断计算空间的对称面,采用修正系数的计算结果与传统LOD-FDTD方法计算结果相同。采用修正系数处理PMC边界无需区分PMC边界是理想磁导体表面还是截断计算空间的对称面,具有统一的表达式,计算理想磁导体表面较传统LOD-FDTD方法误差更小。     

一种新的吸收边界条件及三维微波结构的FDTD

本文基于 Z-变换域上导出的一种新的有效的吸收边界条件和 FDTD法对三维微波无源集成结构进行了全波分析。与 Mur吸收边界条件、色散吸收边界条件等相比 ,这种新的吸收边界条件更精确有效。相应的软件可应用于复杂三维微波集成结构等效网络参数的精确快速提取。     

基于FDTD的雷电脉冲对飞机介质舱体内干扰作用的研究

该文提出一种利用时域有限差分计算雷电磁脉冲对飞机碳纤维介质舱体内的干扰作用的分析方法。将雷电通道等效为垂直于无限大导体地面的线天线,利用天线场区划分的概念将雷电电磁场划分为近区场和远区场。在远场情况下,通过在舱体侧设置平面波源来分析雷电脉冲对舱内的干扰;在近场情况下,通过在舱体一侧设置延伸至完全匹配层(PML),并与PML外金属边界相接的线电流来模拟一段雷电通道,有效避免了传统设置线电流时的静电积累效应,并分析近距离雷电对舱体的干扰。计算结果与解析结果吻合较好。分析解决了雷电脉冲的近场和远场情况下飞机碳纤维舱体内的电场分布及变化情况,为飞机介质舱体的电磁加固提供依据。     

基于Daubechies尺度函数的共形MRTD方法研究及其电磁散射应用

为了降低Yee氏蛙跳式网格划分的台阶误差,该文对3维曲面导体目标进行精确电磁建模,将时域多分辨(MRTD)算法与共形时域有限差分(CFDTD)算法结合,提出一种新的基于Daubechies尺度函数的共形时域多分辨(CMRTD)方法。该文提出将基于Daubechies尺度函数的MRTD迭代公式分解为若干传统FDTD迭代公式的线性组合,然后对最里面回路上的FDTD分解式运用局部共形技术,再将各个分解式进行线性组合,从而得到CMRTD结果。仿真结果表明,CMRTD方法既保持了MRTD方法节省计算资源、计算效率高等优点,同时明显提高了计算的精度。