FDTD中微带线激励源设置的新方法

ＦＤＴＤ已广泛应用于微带问题的计算中,本文提出了一种新的微带线馈电激励设置方式,同以往的激励设置方法不同,它不仅能计算Ｇａｕｓｓｉａｎ脉冲激励也能计算正弦波激励,计算过程中,源平面无需切换成吸收边界,场区的划分使反射场自然从总场区分离出来。     

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。     

瞬态矢量平面波的三维复源脉冲波束展开

本文导了了瞬态矢量平面波三维复源脉冲波束平行射线展开的完整公式，并得到了展开截断误差，离散化展开误差与总误差的表达式。这种展开适用于任意脉冲信号。通过选择复源参量，展开间距与展开半径，可使其在从展开面到最大展开距离之间规定的半径范围内，空间各处的合城场处处满足给定误差要求。     

三维TEM喇叭天线瞬态辐射的FDTD模拟

本文应用FDTD方法分析放置于无限大理想导体地面上并由同轴线馈电的TEM喇叭天线瞬态辐射问题。对FDTD计算区域中的细导线结构采用网格共形技术进行了特殊处理,同时引入一维传输线模型模拟同轴线馈电以大大减少FDTD的计算空间,并实现了天线与同轴线相互耦合的FDTD方法。数值结果表明本文方法处理瞬态天线辐射问题的有效性。     

一种新的FDTD入射场设置方法

本文提出了一种新的入射场设置方法.采用一维FDTD算法来模拟入射波.所得结果与通常的入射场解析表达式的结果比较表明,采用一维FDTD算法引入的入射波在总场区分布均匀,在散射场区泄漏小.     

瞬态标量平面波的平行三维复源脉冲波束展开

本文从理论上较全面地分析了入射瞬态平面波的三维复源脉冲波束展开,出发点是从频域球面波严格的格林函数导出球面复源点表达式,由此得到频域平面波的复源点展开公式,     

分析周期性结构的Crank-Nicolson FDTD方法

提出了采用隐式差分格式的一维Crank-Nicolson FDTD方法,该方法突破了CFL(Courant-Friedrich-Levy)稳定性条件的限制,是求解类PBG(photonic bandgap)周期性结构目标的有效方法之一.讨论了一维Crank-Nicolson FDTD方法中总场边界的设置,引入总场边界后有利于提取周期性结构的反射系数.应用该方法分析了一种周期性结构的反射特性,与用传播矩阵方法所得结果一致,并且在时间步长上突破了稳定性条件的限制,节约了计算时间.     

FDTD近场到远场的时域转换

对FDTD中近区场向远区场的转换方法作了讨论,具有分析了时域的转换方法,在理论上说明了该方法的可行性,给出了具体的转换步骤,并用典型的计算实例验证其正确性。该方法为FDTD在宽频领域的应用提供了方便,拓宽了应用范围。     

网格长度对FDTD计算的影响

基于平面波传播的物理性质，提出一种FDTD改进方法——在研究稳态问题时，为保证数字波前与入射方向垂直，网格划分不能是固定的，其长度之比应随人射方向变化。研究了改进方法对数值色散的影响，并与传统方法作了比较。在三维Yee网格中对平面波的模拟结果表明，改进方法的收敛性能大为提高，对远场散射的误差影响小。     

A Versatile Split-Field 1-D Propagator for Perfect FDTD Plane Wave Injection

A new staggered field design and formulation for the one-dimensional propagator of the total-field/scattered-field source implementation in finite-difference time domain (FDTD) scattering simulations are presented. The new equations are based on split-field Maxwell's equations and the resulting technique extends the functionality of the multipoint auxiliary propagator to sourcing FDTD lattices hosting extended-stencil high-order algorithms. This technique virtually eliminates numerical dispersion, field location and polarization mismatches between propagator and main grid. The resulting machine accuracy-level leakage error from implementing this technique is confirmed for the standard low and high-order FDTD schemes as well as the M24 high-order algorithm. Normalized field leakage for all three algorithm implementations outside the total-field region was measured at below - 295 dB.     

用6×6 Luttinger-Kohn模型和平面波展开方法计算应变量子阱材料的价带结构

用6×6Luttinger-Kohn模型结合平面波展开方法计算了应变量子阱材料的价带结构,分析了用来展开的平面波的数目和周期对能量本征值的影响.在实际计算中,平面波的周期必须选择足够大以保证包络函数在边界处消失,同时平面波的数目必须足够多以保证计算结果达到预定的精度.     

用6×6 Luttinger-Kohn模型和平面波展开方法计算应变量子阱材料的价带结构

用6×6Luttinger-Kohn模型结合平面波展开方法计算了应变量子阱材料的价带结构,分析了用来展开的平面波的数目和周期对能量本征值的影响.在实际计算中,平面波的周期必须选择足够大以保证包络函数在边界处消失,同时平面波的数目必须足够多以保证计算结果达到预定的精度.     

一种基于平面波技术的三维超声成像方法研究

三维超声成像能提供直观和真实感的组织信息,便于医生对医学体进行观察和分析,已广泛应用于疾病诊断、手术规划和导航中。针对现有超声技术在采集速度和图像质量上的不足,该文采用一种新型的多角度平面波技术获得超声回波信号,并通过USB3.0高速端口传输到PC端,然后进行平面波相干合成、对数压缩、超声序列存储及三维重建等操作,搭建了实验平台并进行测试,研究表明该文方法具有采集速度高,成像效果好的优势。     

有损耗左手材料电波传播特性的FDTD分析

为研究电磁波在有损耗左手材料中的传播特性,采用时域有限差分（FDTD）法和色散媒质的Drude模型,推导出基于Drude模型的左手材料二维FDTD迭代方程。一维数值仿真结果验证了平面电磁波在穿过有耗左手材料时,其相速度大小与光速相同,方向与传播方向相反,且随着损耗因子的增大,左手材料内的电场强度幅值亦相应减小。此外,还利用多循环m-n-m脉冲作为激励源,对左手材料平板具有的完美透镜现象进行了二维数值仿真验证。结果表明,有耗平板左手材料具有明显的聚焦效果,在特定条件下能实现完美成像。     

由平面波谱法求解天线罩瞄准误差的一种方法

天线罩是用来保护无线电系统免受外界影响的一种装置,为了保证在天线扫描角范围内电磁波通过天线罩时得到最大的功率传输系数和最小的相位畸变,运用平面波谱法分析天线罩对天线电磁性能的影响,采用数值积分法求得远区方向图,结合优化方法求解出瞄准误差.     

分层介质中平面电磁波的传播与Zenneck波

平面电磁波作为一种理想的电磁波型,其在均匀介质中的传播特性分析是电磁场理论基础教学的核心内容.特别是均匀平面波由理想介质入射到与导电媒质平面分界面时的传播规律,是地球物理勘探、陆地移动通信工程及光纤传输技术的理论基础.本文分别以理想介质与理想介质和导电介质构成的两层平面分层媒质为例,应用场匹配方法,给出反射波和传输波分析求解的统一描述.与传统的处理方法相比,具有数学分析简洁严密与物理概念准确清晰的特点.     

Simulation of Electromagnetic Wave Propagation in Plasma Using Matrix Exponential FDTD Method

The electromagnetic propagation in plasma media can be conveniently modeled using finite difference time domain method based on the matrix exponential (ME-FDTD) method. The Maxwell’s curl equations and the constitutive relations between the flux density and the electric field can be looked as a first order differential matrix system. The fundamental solution to such a system is derived in terms of matrix exponential and the update equations can be extracted conveniently from the solution. This has the advantages of presenting a more concise formulation. The ME-FDTD algorithm is validated by comparing the simulation results with the analytical values. Numerical results show that the ME-FDTD can acquire high efficiency with less computer consumption and has a good performance of flexibility and simplicity.     

用FDTD算法模拟电磁波在各向异性媒质中的传播

本文用时域有限差分（FDTD）法计算并模拟电磁（光）波在各向异性媒质中的传播。为了验证方法的有效性，以负单轴晶体为例进行了大量的数值计算，从所得结果看，双折射和极化分束现象清且与解析图解法的结果相吻合，此法确可推广应用于普遍的各向异性媒质中电磁波的传播问题。     

关于FDTD中驻波-行波边界条件的再讨论

驻波-行波边界条件(STWBC)是一种新近提出的概念清晰、实现简便的吸收边界条件。本文对STWBC的误差来源和适用范围作了进一步研究，说明STWBC的思想是正确、新颖的，其难点在于如何减小差分实现时产生的误差。同时，分别针对一维和二维情况，从理论上分析了原一阶STWBC迭代式的误差来源，并提出了二阶STWBC迭代式。