用点匹配法解OSRC方程

表面辐射条件(OSRC)法是一种将辐射边界条件直接应用于散射体表面以解决电磁散射问题的高频近似方法。本文使用点匹配法求解TE极化入射波的理想导电柱体的表面散射磁场所满足的OSRC方程。以圆柱及椭圆柱为例说明了OSRC方法适用于电大尺寸的及表面曲率半径较大的散射体,可提供良好的表面感应电流及雷达散射截面的结果。这种简便方法易于在工程上应用。     

理想导电柱体电磁散射的有限差分法

本文提出一种新的求解二维电磁散射的数值方法。应用辐射边界条件将无限大空间的电磁散射问题限制在有限区域内,采用有限差分技术数值求解波动方程、辐射边界条件及散射体表面边界条件,从而获得理想导电二维散射体的表面感应电流及近场分布。本文给出的圆形、椭圆形及方形截面柱体的数值计算实例表明,这种方法可获得与本征函数级数解或矩量法解相当吻合的结果,大大优于表面辐射条件法的结果,表明这种方法可能成为代替现有解析或数值方法的有效方法。     

时域MEI方法在矩形导体柱散射问题中的应用

本文用时域有限差分法（FDTD）模拟二维矩形导体柱的电磁散射场，采用时域不变性测试方程（MEI）作为吸收边界条件对该散射场进行求解。将所得计算结果与截断边界网格点采用Mur二阶吸收边界条件所得的数值结果相比较，两者吻合很好。结果表明使用时域MEI方法作为吸收边界条件能有效缩短截断边界与物体边界的距离，且能得到足够精确的解。     

表面辐射条件在求解二维均匀介质柱电磁散射中的应用

本文讨论了表面辐射条件(On-Surface Radiation Condition,简称OSRC)在求解二维均匀介质柱电磁场散射中的应用。其中利用求解均匀介质柱散射的三阶表面辐射条件算于讨论了入射场为横磁模(TM)和横电模(TE)的散射情况。文中计算了TM模入射时均匀介质柱的雷达散射截面(RCS),用OSRC求得的数值结果与严格解二者吻合得较好。     

时域有限面积法解手征介质涂层导体柱的电磁散射

本文将时域有限面积法推广应用于研究任意截面复合手征介质涂层导体柱的电磁散射问题,建立了数值求解复合手征介质问题的时域基本方程.本文使用正交贴体计算网格,并选用适合正交曲线坐标系的二阶精度吸收边界条件,提高了计算精度.对典型的复合手征介质涂层导体柱的RCS计算表明,数值计算结果与级数解相吻合.     

时域有限差分法分析平面周期性结构电磁特性

本文阐述了如何用时域有限差分法分析平面周期结构的电磁特性.FDTD方法与周期性边界条件、吸收边界条件结合,构成分析各种周期性结构电磁特性准确、有效的通用工具.但为了在时域表示宽带信号的周期性边界条件,必须引入辅助场量并加以适当变形才可建立时域迭代式.文中以平面双周期频率选择表面为例,给出了计算思路和结果.     

几种新的吸收边界条件在电磁散射中的应用

在应用ＦＤＴＤ求解电磁散射问题时,需要引入了吸收边界条件来截断计算空间。将Ｚ变换域上导出的几种新的吸收边界条件应用于三维电磁散射问题的分析。通过数值计算验证了这几种吸收条件的有效性并与ＭＯＭ法等进行了比较。     

FDTD中的一种新截断边界-STWBC

本文提出了一种新的边界条件:驻波-行波边界条件(STWBC).这种边界条件是在计算域外附加理想导电(磁)壁进行截断,运用反射原理,将边界处的驻波转化为行波,保持计算域内的行波状态,在有限空间内有效模拟出无限大的电磁散射空间.文中给出了该边界条件在FDTD中的差分迭代式,以及二维数值实验结果,并与PML边界和单向波边界进行了比较.由于该边界比单向波边界所需计算空间小,数值稳定性好,同时不象PML边界,需要进行场量分离和附加额外的吸收层,因此计算效率较高.     

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。     

互补共形匹配层研究

在运用数值方法求解开域散射问题时,需采用虚拟边界截断分析区域,这不可避免会造成人工反射。比较已存在的吸收边界条件,介绍了一种新型的吸收边界条件。这种方法基于特性互补的两种边界。分别求解两种边界条件下的解然后取平均,可以完全消除人工边界的一次反射。数值结果表明与其它广泛使用的边界条件相比这种方法可以显著减小由反射造成的误差。     

表面辐射条件在非光滑凸散射体上的应用

Kriegsman等人(1987年)提出了一种计算凸体电磁散射的新技术表面辐射条件(OSRC)法。但当散射体存在奇异边缘时,用这种新技术求得的散射场与实际相差很远,大大地限制了OSRC法的应用范围。本文考虑到奇异边缘的作用,提出了有效解决这一问题的一种奇异电流冲激法。用这一方法求解了金属带、多棱柱的散射,表明奇异电流的贡献将大大改善散射场预测的精度,并得到奇异电流的影响程度是散射体不光滑点处内角的函数。     

广义正交坐标系下FDTD算法的吸收边界条件

本文由广义正交坐标系下的波动方程，通过微分算子的分解得到两个单向波方程，利用差分析似方法得到广义正交坐标系下Ｍｕｒ二阶吸收边界条件，并与文献结合给出了直角和圆柱坐标系下的Ｍｕｒ二阶吸收边界条件进行对比和补充。     

完全匹配层（PML）吸收边界条件的理论分析

本文以屏蔽微带线为例,应用谱域方法推导了时域差分(FDTD)法中所用的完全匹配层(PML)吸收边界条件的公式,并且严格证明了有关参数的选择原则.计算表明,在屏蔽微带线中,这种吸收边界条件的反射系数可以小于-80dB.本文所给出的推导方法对于平面分层介质结构是普遍适用的,因为谱域中的每一个波谱实际上都代表一个平面波.文中所给出的推导揭示了这种吸收边界条件的机理,它对于正确使用以及进一步改进这种吸收边界条件都是有意义的.     

理想匹配层及模式匹配法分析多段平面光波导结构

将理想匹配层（PML）吸收边界条件和模式匹配法用于多段平面光波导结构分析，给出了一种改进的平面光波导结构的PML吸收边界条件，并对光波导的光场分布进行数值模拟，所得结果表明了PML吸收边界条件应用于多段平面光波导结构分析的有效性。该方法也可用于分析复杂结构的平面光波导。     

FINITE DIFFERENCE METHOD FOR ELECTROMAGNETIC SCATTERING FROM PERFECTLY CONDUCTING CYLINDER

A numerical method of solving electromagnetic wave scattering problem is described.Radiation boundary condition(RBC)is applied to confine EM scattering problem in unboundedregion into problem in finite region.Combined with RBC and scatterer surface boundary condi-tion,Helmholtz equation in the finite region is solved numerically by the finite difference method.Thus the distribution of induced surface current on conducting cylinder and near field can beobtained.Computational results for both polarizations for circular,elliptic and square cylindersare presented.These results are in excellent agreement with those obtained by the eigenfunctionexpansion method or moment method and much better then the results of OSRC method.     

一种新的吸收边界条件及三维微波结构的FDTD分析

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。     

波导模场分布采用模式匹配的PML处理方法

理想匹配层(PML)是近年来迅速发展起来的一种非常有效的吸收边界.本文基于模式匹配法将PML吸收边界条件用于平面光波导结构计算中,从理论上分析了PML吸收边界条件的有效性,并在PML边界条件下模拟计算了一个三段平面光波导结构的模场分布.     

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。     

一种改进的Mur吸收边界条件

吸收边界条件是时域有限差分(FDTD)算法解决电磁问题的重要条件。提出一种改进的吸收边界条件。将惠更斯面推广到二维的时域有限差分算法中,并利用惠更斯面来改进Mur吸收边界。惠更斯面具有理论基础成熟、编程简单、占用的计算内存少等优点,可以方便地插入到FDTD计算域中。FDTD数值仿真证明,惠更斯面在增加少量计算量的同时大幅度提高了Mur边界的吸收性能。而在应用的截断边界元胞数目相同的情况下,改进的Mur吸收边界能达到比PML吸收边界更好的吸收效果。