重建一维多层媒质的时域信号流图法

本文首次提出重建多层媒质的时域信号流图法。通过多层媒质的等效网络,引出时域信号流图的概念,建立其使用法则。借此分析了多层媒质的时域反射机理,并给出重建方法。     

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。     

负折射率媒质覆盖导体柱散射特性的FDTD分析

利用时域有限差分(FDTD)方法研究了负折射率媒质覆盖二维导体目标的散射特性.从负折射率媒质的本构关系出发,给出了描述负折射率媒质场与流的微分方程组,将其离散得到用于FDTD计算的递推表达式.对TM波季直入射时的仿真结果的分析表明,适当选取媒质参数,负折射率媒质覆盖层可以显著减少雷达目标的电磁回波能量.由于模拟的负折射率媒质是匹配介质,其吸波性能要明显优于等离子体.     

基于时域反射数据的分层媒质的参数反演

本文根据双曲型偏微分方程的特征线理论分析了分层媒质参数与时域反射信号的因果关系,了基于时域反射数据的分层媒质的参数反演的离攻化模型,结果表明,仅仅依靠电场域磁场的时域散射数据,不能实现分层有耗媒质介电常数和电导率的同时反演,数值模拟结果证明了分析的结论。     

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）。     

各向异性媒质中光子带隙结构色散特性的时域伪谱法分析

本文采用时域伪谱(PSTD)法分析复杂媒质中的光子带隙(PBG)结构,建立了电磁波色散特性的统一数学模型,经数值计算绘出色散曲线.在各向同性媒质情况下所得的曲线,与时域有限差分法及平面波展开法的结果相一致.在各向异性媒质情况下,能展宽原各向同性媒质PBG结构的第一阻带、并增多阻带条数.     

脉冲波反射折射特性的分析计算

利用FDTD法和PML技术计算分析了平面分界面对脉冲波的反射和折射,充分而形象地描绘平面界面对脉冲波反射的时域过程。通过对折射波的分析获得下述结论：当入射角小于临界角时,折射波波前与几何光学原理一致,当入射角大于临界角时,沿界面传播的折射波不是慢波,而是以媒质Ⅱ的速度传播。所得结果有助于加深对脉冲波反射和折射性质的理解。     

介质色散特性的ⅡR数字滤波器模拟及其在FDTD上的应用

在用时域有限差分法（FDTD）分析色散媒质电磁问题过程中,采用无限冲激响应滤波器模拟媒质的色散特性,讨论了包括冲激响应不变法和双线性变换法等滤波器设计方法在这一新领域中的应用。改进的FDTD法利用成熟的数字信号处理技术分析处理了色散媒质瞬变电磁场问题,为数字信号处理技术在时域电磁场分析领域的应用提供了新的思路。为验证此方法的有效性和可靠性,分别用滤波器系统模拟了不同色散媒质。并在此基础上用FDTD对色散媒质电磁问题进行了分析计算,同时验证了结果。     

浅层地下目标时域电磁散射问题的数值模拟

本文用时域有限差分法(FD-TD法)计算了浅层地下目标的时域电磁散射。在地下色散媒质的参数r()和r()都是以Debye方程表示时,推出了FD-TD法的迭代分式,并给出了相应的吸收边界条件。通过将FD-TD法计算的结果与其它结果相比较,证实了该方法对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。     

一维不均匀介质中波传播瞬态响应的传输线模型分析

提出了用传输线模型分析一维不均匀介质中波传播的瞬态响应。这种方法将一维不均匀介质用多层介质近似，并进一步用级联的传输线模型等效。分析的过程是：首先对局限在某一时间段内的输入电磁信号进行傅里叶变换得出其频谱，然后研究该频谱的主要分量在所研究介质中的传播，并得出波传播方向任一截面上瞬态信号的频谱，最后通过快速傅里叶变换得出时域瞬态响应。这种方法适用范围广，数值计算方便，只要离散时间间隔足够小，抽样点数足够大，就能达到一定的精度。     

一种随机媒质时间反转成像算法

提出在随机媒质中采用时间反转镜对主动换能器阵列超声成像的一种新算法。这种算法主要特征是：对散射中接收的信号进行到达时间分解；响应矩阵频域奇异值分解；时城内目标函数的构建是统计稳定的并且对散射形成峰值。     

A Multiresolution Model of Transient Microwave Signals in Dispersive Chiral Media

A multiresolution in time domain method is used to model the propagation of transient signals through dispersive chiral media. The modeling of these media requires the computation of convolution integrals, whose resolution level may be increased by introducing wavelets in the time dependence of the fields.     

New Scattering Matrix Model for Modeling Ferrite Media Using the TLM Method

This paper aims to extend the transmission line matrix method with a hybrid symmetrical condensed node (HSCN) to model ferrite media in the time domain. To take into account the anisotropy and dispersive properties of ferrite media, equivalent current sources are incorporated into supplementary stubs of the original HSCN. The scattering matrix of the proposed HSCN is provided, and the validity of this approach is demonstrated for both transversely and longitudinally magnetized ferrites. Agreement is achieved between the results of this approach and those of the theoretical and the finite‐difference time‐domain method.     

A General Three-Dimensional Tensor FDTD-Formulation for Electrically Inhomogeneous Lossy Media Using the Z-Transform

A general three-dimensional tensor finite-difference time-domain (TFDTD) formulation is derived to model electrically inhomogeneous lossy media of arbitrary shapes. The time domain representation of electric losses is achieved using Z-transforms. The regular cubical grid structure is maintained everywhere in the calculation domain by defining a 3-D face-fraction based 3 x 3 permittivity tensor on the interfaces that describes the relationship between the (known) average flux density vector and the (unknown) local electric field vector. For electrically lossy media, this tensor is complex in the frequency domain. However, it can be modified for use with the Z-transform. Only this modified real form is inverted, then transformed from the frequency into the Z-domain, and finally into the time domain. Furthermore, a local interface matrix is used to describe the relationship between the local electric field in the grid node and its counterpart on the other side of the interface. This matrix is complex in the frequency domain for lossy media. By applying the Z-transform, this matrix can also be transformed into the time domain using only real modified matrix elements. The accuracy of the method is confirmed by comparisons with analytical solutions.     

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。     

三维非均匀介质成像问题的区域分解方法

在利用数值方法分析非均匀介质问题时,容易生成大型系数矩阵,从而在求解时常常造成计算机内存不足或者计算时间过长。该文利用区域分解方法对三维非均匀介质成像问题进行分析,通过将求解区域划分为几个子区域,在子区域上以迭代求解子问题的方式解决以上问题。文中给出的迭代收敛速度曲线证明区域分解算法的收敛速度很快。该文对一些复杂的非均匀介质问题给出了模拟测量成像的结果。     

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。     

色散介质混合模型的通用FDTD 方法

本文根据三种色散介质模型（即德拜模型,洛仑兹模型和德鲁模型）的介电系数线性组合可写成以j? 为自变量的分式多项式形式的特点,在文献[5]的基础之上,将移位算子时域有限差分方法（SO-FDTD）推广,使其适于色散介质混合模型电磁计算的需要。数值计算结果和解析解的比较说明了本文算法的可行性。     

New wavelet based approach for time domain simulations

A new numerical method for the time domain solution of Maxwell's equations in linear media is proposed in this paper. The field quantities derived from the spatial discretization of Maxwell's equations are expanded in the time domain by wavelets on the interval. This choice yields a new arrangement of the unknowns into a matrix (instead of the usual vector) and transforms the differential equations in time in a Sylvester (1983) matrix equation. The memory requirements are proportional to the number of spatial unknowns and the time evolution of the space quantities is obtained with better accuracy than in conventional marching-on-time techniques.