三维柱坐标系下PML的实现及近场-远场转换

在三维柱坐标系下推导了麦克斯韦方程组在完全匹配层(PML)吸收边界条件中的时域有限差分(FDTD)表达式并编程实现；然后用一种简便的线性插值法完成了柱坐标系下的近场一远场转换；最后利用这种方法对圆柱形单极天线的反射电压、近区辐射场和远区辐射场进行了数值计算．结果表明该方法是正确可行的，可用于圆柱型目标结构的电磁特性研究．     

PML吸收边界条件下的TE波FDTD算法的仿真与验证

FDTD方法已成为计算电磁学的一个重要发展方向。在时域有限差分法基本原理的基础上,通过建立二维TE波的FDTD表达式,实现了基于MATLAB的TE波传播仿真与吸收边界条件的验证。仿真结果表明:PML对TE波的传播具有良好的吸收效果。     

基于有限差分法的三维飞机RCS计算

简单介绍了时域有限差分法(FDTD)的基本理论,并与其他几种数值方法进行了比较;探讨了完全匹配层(PML)在FDTD中的设置;应用FDTD程序计算了三维介质球的双站RCS,并与文献结果对比说明该程序的有效性;在此基础上计算了简单三维飞机的RCS,并对结果进行了讨论.说明该方法可以精确计算大尺寸复杂目标的RCS.     

FDTD中色散介电常数的时域离散表达方法

针对递归卷积方法只适合于随频率变化比较平滑的色散介电常数情况,提出一种可以把色散(频变)介电常数直接嵌入时域有限差分的算法(FDTD).将随频率变化的色散介电常数用Debye有理函数近似,修正后的离散冲激响应用非等步长的离散时域表达直接和FDTD算法进行卷积.结果表明:用此方法的仿真结果和用递归卷积方法仿真的结果进行比较后发现2种仿真结果吻合很好.表明该方法准确、稳定,适用于色散介电常数随着频率变化非常复杂的情况.     

广义正交坐标系中FDTD算法的APML吸收边界

利用坐标拉伸方法,将复坐标系统中矩阵形式的Maxwell方程映射到实坐标系统中,由坐标系的拉梅系数得到了广义正交坐标系下各向异性完全匹配层吸收边界条件．数值结果表明了该吸收边界的有效性．     

基于FDTD瞬态分析的三维目标宽带RCS频率响应的快速获取

采用基于时域有限差分法(FDTD)的瞬态分析来快速获取三维目标宽带RCS频率响应.叙述了常规FDTD方法的原理,并研究了瞬态分析计算宽带RCS频率响应的过程.随后使用程序计算了导体立方体和各向同性介质立方体的频率响应情况,并与文献上的结果进行对比,证明了该算法有良好的计算精度和效率.随后计算了导体开槽空心球体和各向同性介质开槽立方体的宽带RCS频率响应特性,并对结果进行了分析.以上结果都说明该方法可靠、高效和准确.     

圆柱坐标系下的网格波阻抗及其应用

从圆柱坐标系下麦克斯韦方程的时域有限差分式和特征解出发 ,引入了二维和三维圆柱坐标系下网格波阻抗 (MWI) .结合完全匹配吸收层 (PML)概念 ,推导出了二维圆柱坐标系下的MWI PWL吸收边界条件算法 .通过数值实验 ,研究了圆柱坐标系下网格波阻抗的正确性和它在圆柱坐标系下时域有限差分法 (FDTD)中的应用 .计算结果证明 ,当采用非均匀圆柱坐标系下FDTD法计算时 ,圆柱坐标系下网格波阻抗可以较准确地计算由于网格尺寸不同造成的数值反射误差 .同时 ,网格波阻抗也为确定网格尺寸容许可变的范围提供了理论标准 .二维圆柱坐标系下的MWI PML是一种简单、低反射的吸收边界条件 ,与Teixeira的完全匹配吸收层相比 ,其引起的数值反射误差增加不大但更易于实现 .     

利用FDTD与传输方程混合计算散射系数的方法

利用FDTD(F in ite-D ifference Tim e-Domain)方法分析天线等无耗传输线馈电问题的散射系数时,为了得到输入电压和反射电压的时域信号,必须将FDTD仿真程序重复运行两遍.这对计算域较大的问题来说要花费很长的仿真时间和占用较大的存储容量,而实际散射系数中用到的端口输入电压与激励信号在时域波形上必须完全一致,只不过因为输入端口取样位置的不同,输入电压相对于激励信号在时间上有所延迟.对于无耗传输线其反射电压的最大值与输入电压的最大值应该相等.因此,利用已知的输入电压取样位置和电磁波的传输速度,并结合无耗传输线的波动方程(电报方程),可以从理论上推导出输入电压的时域波形和表示方程.这样在计算散射参数时就不需要用FDTD仿真来获得输入信号,而只需要进行一次FDTD运算获得所需的反射信号即可.在此不仅推导出了无耗传输线上任意一点电压、电流的时域表达式,还利用它计算出了微带线馈电的矩形贴片天线和低通滤波器的散射参数,并与二次FDTD仿真获得的结果进行了对比,二者结果完全一致.但使用此方法使仿真时间和存储量都节约了一倍.     

基于FDTD法的开孔腔体电磁耦合效应研究

基于FDTD(时域有限差分法)对任意入射电磁波对电子设备带孔缝腔体的耦合效应进行了研究。对典型电子设备的开孔腔体进行仿真,计算不同情形下腔体内场强分布,根据仿真数据进行分析,得出一定的耦合规律,从而进行更好的屏蔽设计。研究结果表明:入射波正对孔缝照射时耦合效应最强,背面照射次之,腔体侧面照射时耦合效应最弱;入射波极化方向与孔缝长边垂直时耦合效应最强,两者角度越小耦合效应越弱;孔缝在腔体壁正中心时耦合效应最强,越靠近边缘耦合效应越弱;孔缝形状和入射波极化角度的规律一致,即孔缝与入射场强垂直的边越长,则入射波对腔体的耦合效应越强。     

在PML边界条件下锥形波导内场分布研究

根据Yee氏的时域有限差分(FDTD)方法模拟了具有PEC(Perfectly Electric Conducting)边界的锥形波导内场分布情况,同时为了减少外行传播时在网格截断处的反射,在计算域中引入了Berenger完全匹配层(Perfectly Matched Layer,PML),证明了PML吸收边界条件应用于光波导结构分析的有效性。     

交替方向隐式时域有限差分法中的Berenger理想匹配层

提出一种新方案．用于离散Berenger场分裂形式Maxwell方程．将理想匹配层吸收边界条件由通常的时域有限差分法推广到交替方向隐式时域有限差分法．和已有的离散方案比较，采用文中提出的离散方案可使理想匹配层吸收边界的反射误差成数量级地减小．     

波导不连续性的时域分析

利用时域有限差分法分析了标准矩形波导内的各种不连续结构。采用理想匹配层边界条件以有效吸收边界面上的出射波，并与色散边界条件的吸收效果作比较。然后，给出了主模工作下各种波导不连续结构的等效双端口网络参数     

一种计算旋转对称目标散射的有限元算法

给出了一种混合使用有限元和圆柱完全匹配层计算旋转对称目标散射的有限元算法。使用矢量棱边基函数表示横向场分量，用标量节点基函数表示角度场分量。矢量基函数的使用消除了伪解问题，圆柱坐标完全匹配层（PML）的使用缩减了有限元网格，从而避免了无用的计算。这种方法能够处理大型的实际雷达目标，对于标准目标的计算结果符合得很好。     

二维DGTD方法中UPML吸收边界的实现

针对二维情形单轴各向异性完全匹配层吸收边界条件,研究了横磁波情形时域离散伽略金算法单轴各向异性完全匹配层吸收边界的理论基础和实现方案．借鉴时域有限差分方法--时域离散伽略金算法中吸收边界阻抗匹配、各向异性介质参数设置和匹配矩阵等思想,结合时域离散伽略金算法空间离散网格的非结构特性和离散单元之间场量传递的特点,给出了在单轴各向异性完全匹配层中电磁场量时域迭代公式,进一步离散成为离散时域迭代计算式．由于时域离散伽略金算法网格的非结构特性,一阶SM吸收边界条件一般对入射电磁波的反射率在-24dB左右．仿真算例说明,给出的时域离散伽略金算法单轴各向异性完全匹配层吸收边界对电磁波的双重衰减达130dB,表明单轴各向异性完全匹配层具有良好的吸收效果．     

时域有限差分法在汽车EMC分析中的应用

结合时域有限差分法(FDTD)直接用有限差分式代替Maxwell时域场旋度方程中的微分式,分析了空间和时间离散间隔对数值色散及数值稳定性的要求,提出一种简化计算机编程的完全匹配层(PML)参数设置方法,利用时谐场函数加窗构建车内激励源。在此激励源激励下,描绘了电磁波的传播和与目标的相互作用过程,得到复杂物理过程的清晰仿真图像。     

降雨融化层对电波散射与衰减特性的研究

提出了更为切合实际的融化粒子的涂水雪球模型，应用涂层球的计算方法计算了不同大小和不同融化状态下的融化粒子的散射特性及反照率。结果表明频率在6及10GHZ时，粒子的反照率较雨滴和冰球的大，计算了不同降雨率，不同融化度状态下融化层的单位距离衰减及整个融化层的衰减和散射损耗，结果表明，用涂水雪球模型计算的融化层的衰减稍大于用Mie理论计算的等效雨区的衰减；在频率较低时，融化层的散射损耗大于等效雨区的散射损耗，随着频率的升高，散射损耗的相对差值变小，这与雷达观测和文献中结果均相符，说明这种融化粒子模型是正确可行的，较雨滴成冰球模型更切合实际。