时域有限差分技术结合Thompson变换计算复杂形体的电磁散射问题

本文首次将微分－Ｔｈｏｍｐｓｏｎ变换应用到电磁散射领域，为解决复杂物体的电磁微射问题提供了一种全新的方法。该方法先利用微分－Ｔｈｏｍｐｓｏｎ变换将形体变换为计算域内的规则形体，再用时域有限差分法在计算域内求出分布，由变换的一一对应关系直接得出物理域内的场值。具体计算实例成功验证了该方法的有效性。     

地面复杂目标宽带电磁散射特性分析

提出运用FDTD计算地面复杂目标宽带电磁散射特性的方法.首先分析地面的散射,并建立复杂目标的FDTD模型,再将地面的散射场与入射场视为两个激励场作用于目标,从而得到地面背景下目标的散射场.运用此方法计算了地面卡车的电磁散射特性,并与实测结果作了对比,两者比较吻合.     

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计算了浅层地下目标的时域电磁散射。     

地表车体的电磁散射研究

分析了在地面影响下的车体的散射。首先应用色散的时域有限差分（FDTD）方法计算了车体与地面的时域波形,并得到了地面的反射系数,最后给出了车体的不同角度下的雷达散射截面（RCS）和成像结果,并与实验结果作了对比,两者十分吻合。     

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.     

FDTD法分析涂覆各向异性材料金属目标宽带散射特性

采用时城有限差分方法研究了涂覆各向异性材料金属目标的宽带散射特性,得到了涂覆不同厚度的正单轴和负单轴各向异性材料情况下的频率响应和双站RCS,通过对这些散射数据的分析得出了一些关于涂覆材料及涂覆厚度对目标散射特性影响的结论,这些结论有助于对各向异性隐身材料的研究,体现了时域计算对于分析目标宽频带散射特性的优点.     

目标电磁散射极点的不变性特征分析

对频域磁场积分方程在离散化的基础上进行了矢量分析，发现离散化后的矩阵方程中含有频率因子的算子矩阵仅包含了反映散射体形状的矢量信息，从而得出极点的分布只依赖于目标的外部形状信息这一结论；然后利用FDTD进行了仿真研究，从不同姿态角(散射方向)的后时响应数据中提取了极点，结果保持了较好的一致，进一步证实了目标姿态角的改变不会影响极点的分布这一特征。     

典型隐身飞机缩比模型的瞬态散射仿真与实验

用时域有限差分方法计算了某典型隐身飞机缩比金属模型涂敷与未涂敷吸波材料的瞬态散射,并通过暗室测量及外场实验得到了缩比模型的脉冲回波。结果表明:在低频区,外形隐身和吸波材料隐身效果不明显,也证实了窄脉冲信号能发现和识别隐身目标。     

散射目标近区口径面天线与目标相互影响的研究

本文用FDTD方法在散射目标近区对口径面天线与目标的相互影响进行了分析研究,在圆柱坐标系下以轴对称数值模型为例,用FDTD方法得出了散射目标电尺寸、目标与口径面天线的距离大小对天线口径面的场分布之影响的数值结果;同时获得了散射目标表面物理光学近似计算散射电流的应用范围.用圆波导中模式理论验证了方法的有效性     

地下目标散射的FDTD计算

该文给出了一种利用时域有限差分法(FDTD),结合各向异性完全匹配层(UPML)以及互易原理,计算地下目标雷达散射截面的计算方法。通过数值实验,对这种计算方法的数值性能作了仔细研究。给出了一批新的不同电尺寸、不同形状、不同介电常数地下目标的雷达散射截面计算结果。     

基于迭代散射算法的柱体阵列散射场分析

该文基于迭代散射算法(ISP)对柱体阵列的散射场进行分析。通过矢量柱面波函数展开,根据理想导体表面边界条件,建立柱体表面入射场与散射场的关系式。将前一次迭代时柱体阵列的近区散射场作为下一次迭代的入射场,推导出柱体阵列散射场系数间的迭代关系。通过分析不同迭代次数下2~4个柱体的散射场,确定3次迭代即可保证算法的准确度。对比数值结果表明,迭代散射算法具有与矩量法(MoM)结果同等的准确度,并具有明显优于矩量法的计算速度。     

土壤表面与置于其上组合目标复合电磁散射特性研究

为了满足置于粗糙面之上组合目标测量和检测的需要,该文分别采用Dobson半经验模型和电介质复介电常数公式表示土壤介电常数的实部和虚部,应用指数型分布粗糙面和Monte Carlo方法模拟实际的土壤表面。通过与矩量法得到的计算结果比较,验证了时域有限差分(FDTD)方法计算粗糙面与目标复合散射问题的有效性,进而运用该方法研究了土壤表面与置于其上组合目标的复合散射,得出了复合散射系数的角分布曲线。结果表明：复合散射系数随散射角振荡地变化,在镜反射方向处发生散射增强效应;土壤表面高度起伏均方根越大,复合散射系数越大;相关长度越大,复合散射系数越小;湿度越大,复合散射系数越小;组合目标尺度、介电常数、入射角对复合散射系数影响比较复杂。该文结果可用于求解地、海粗糙面与置于其上任意目标的复合电磁散射问题,与其它数值计算方法相比较,采用时域有限差分方法既可获得较高的准确性,同时又可减少计算时间和内存占用量。     

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。     

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。     

基于FDTD的太赫兹光导天线三维辐射特性计算方法

光导天线是目前产生和探测太赫兹波最常用的辐射源之一,在太赫兹成像、光谱检测等诸多领域有着广泛的应用前景。本文介绍了基于时域有限差分(FDTD)的太赫兹光导天线三维辐射特性计算方法,在分析光导天线辐射原理的基础上阐述了半导体漂移电流、扩散电流对电场及磁场的作用,并根据实际运用情况对漂移方程、连续性方程进行简化,最终求得电流密度、电场、磁场的迭代方程,给出了光导天线辐射特性计算流程。     

基于节点编码的区域分解算法及其在二维散射中的应用

研究了一种高效率的基于节点编码的区域分解算法.将原始的求解区域分割为若干个相对独立的子区域,使原问题转化为若干个相对独立的子问题,通过求解公共边界上的场值,可以快速获得整个求解区域上的场值,极大地减少了存储量和计算量.此外,这种区域分解算法不仅能够快速、高效、并行地计算电大尺寸柱体的电磁散射,还特别适合于求解具有几何重复性特征的结构,如天线阵列、有限周期频率选择表面、PBG/EBG等的电磁仿真问题.数值算例验证了该方法的准确性和有效性.     

基于FDTD的二维电磁散射反演方法研究

文章针对有耗电磁介质的重建问题发展了一种新的算法.该方法在反演过程中采用常用的非线性最小二乘法来求解逆问题,通过Tikhonov正则化得到描述散射场与散射体电特性参数之间关系的迭代方程,然后将迭代方程离散化得到适于数值计算的形式,并最终实现了介质双参数的同时反演.在此基础上对有耗介质的反演进行了详细的研究,计算结果表明该方法不仅能实现介质的空间定位,在介质的电磁参数的反演上也能满足精度的要求.     

传输线端接复杂电路的电磁耦合时域分析方法

该文基于时域有限差分(FDTD)方法和传输线方程,结合Ngspice软件,提出一种高效的时域混合算法,能够快速模拟空间电磁场作用传输线端接复杂电路的电磁耦合问题。该算法的优势在于实现了空间电磁场辐射与端接复杂电路瞬态响应的协同计算,且避免了对传输线和复杂电路结构的直接建模。首先,将复杂电路通过传输线的特性阻抗进行等效,采用FDTD方法结合传输线方程,求解得到特性阻抗上的入射电流响应。然后,在每个时间步上,将该电流引入复杂电路作为激励源,联合电路模型建立网表文件。最后,使用Ngspice软件读取网表文件,并仿真得到电路各元件上的瞬态响应。通过相应计算实例的数值模拟,与电磁场仿真软件CST的计算结果以及耗用内存和时间进行对比,验证了算法的正确性和高效性。