时域有限差分法在地下目标瞬时散射中的应用

采用时域有限差分（FDTD）法讨论地下二维埋地目标的瞬时电磁散射特性.用数值模拟了多种情况下地下目标的瞬态响应,并对结果进行了分析.从以上工作可看出该方法有较高的实用价值.     

基于改进空间平滑技术的ESPRIT探地雷达时延估计算法

该文针对探地雷达地下回波时延估计问题,在详细论述ESPRIT探地雷达时延估计数据预处理过程的基础上,提出一种基于改进空间平滑技术的ESRPIT探地雷达超分辨率时延估计算法。基于FDTD的层状模型仿真数据验证了所提算法的有效性和可靠性。     

介质目标瞬态散射分析的时域积分方程方法与并行计算

推导了用于分析三维均匀介质目标瞬态散射问题的时域积分方程方法公式,采用时域的PMCHW积分方程组,空间基函数和时间基函数分别为RWG矢量三角函数和二阶B样条函数,讨论了基于MPI的并行计算方法。数值例子表明,使用该方法可以获得稳定和精确的结果,与解析解和频域矩量法结果非常吻合。     

介质目标瞬态散射分析的时域积分方程方法与并行计算

推导了用于分析三维均匀介质目标瞬态散射问题的时域积分方程方法公式,采用时域的PMCHW积分方程组,空间基函数和时间基函数分别为RWG矢量三角函数和二阶B样条函数,讨论了基于MPI的并行计算方法。数值例子表明,使用该方法可以获得稳定和精确的结果,与解析解和频域矩量法结果非常吻合。     

姿态变化条件下的典型卫星目标宽带散射特性分析

采用FDTD方法计算和分析了现有的两类典型的卫星——三轴稳定和自旋稳定卫星的宽带散射特性,比较了这两种典型卫星目标的时域和频域散射特性随姿态变化的规律。结果显示频域散射特性适合在大姿态角变化范围内分析卫星目标姿态,而时域散射特性适合在小姿态角变化情况下分析卫星目标姿态。此外,对于典型卫星目标而言,翻滚姿态变化比俯仰姿态变化可以引起更大的目标后向散射变化。计算分析结果对卫星目标及其姿态的识别,以及对宽带地基雷达的设计有一定的参考价值。     

基于时域多分辨分析方法的散射场计算

时域多分辨分析方法(MRTD)是近年来提出的一种新型电磁场算法,以往的工作将MRTD用于计算近场及腔体。本文将MRTD用于计算目标的散射问题,用完全匹配层(PML)作为边界条件,通过推导MRTD二维的近—远场公式,得到散射场的远场值,这样就可以计算目标雷达散射截面。并以无限长导体方柱为例,计算了其双站雷达散射截面,并与FDTD算法结果进行比较,可以看出MRTD可以大大的节约计算资源,而其计算准确度与文献FDTD结果吻合的很好。     

外场激励时通信电缆的瞬态响应分析

多导体传输线理论分析外场与电缆间的耦合,时域有限差分法(FDTD)模拟通信电缆对外场的时域响应.根据模拟得到的电缆上电压电流的分布,对具有多根导线电缆采用单导线模型做近似处理,并计算了相应的电参数.结果表明,单导线模型处理所得结果和其他方法的结果符合得很好.该结论对实际应用有参考价值.     

减缩时域有限差分法在电磁干扰预测中的应用

对减缩时域有限差分(R-FDTD)法进行了改进，采用传统时域有限差分(FDTD)法计算导体和源网格处的电场，其余网格处的电场采用R-FDTD法计算．细导线附近网格上的磁场也采用传统FDTD法计算，这样可以消除直接利用R-FDTD法计算时长时间迭代后出现的不稳定性．用这种改进的R-FDTD方法分别对一个在导体壁上开有水平和垂直缝隙的矩形屏蔽外壳的电磁干扰进行了预测，得到了屏蔽外壳激励源的输出功率曲线和屏蔽外壳的泄漏功率曲线，所得的计算结果与文献报道的实验数据吻合．     

非平行多导体传输线串扰的快速时域分析算法

基于高阶FDTD(2,4)方法(时域有限差分方法)和传输线方程研究一种高效的时域混合算法,实现非平行多导体传输线串扰的快速计算.首先,将非平行多导线按照时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)网格分解成多段相对独立的传输线段.然后,采用传输线方程,构建各段多导线的串扰模型.由于传输线方程的精度取决于非平行多导线的单位长度分布参数,因此,根据平行多导线单位长度分布参数经验公式,推导了适用于非平行多导线的单位长度分布参数计算公式.最后,采用高阶FDTD(2,4)的大空间步长对传输线方程进行差分离散,从而在不影响计算精度的前提下,大幅减少迭代网格数,提高了计算效率.通过理想导电板上非平行多导线不交叉和交叉两种情况下的串扰仿真,与商用电磁仿真软件CST的计算结果和耗用时间进行对比,验证了时域混合算法的正确性和高效性.     

分形地面与埋藏目标宽带电磁散射FDTD研究

采用一维带限Weierstrass分形函数模拟实际的粗糙地面,运用时域有限差分法研究了脉冲波入射时分形地面与下方埋藏目标复合模型的宽带电磁散射问题,得出了后向复合散射系数的频率响应曲线.数值计算了后向复合散射系数随分形地面分维数、高度起伏均方根、土壤湿度、目标尺寸、目标倾角、目标埋藏深度等的变化情况,并做了详细分析与讨论,得到了一维带限Weierstrass分形地面与下方埋藏目标复合模型的宽带电磁散射特性.     

姿态变化条件下的典型卫星目标宽带散射特性分析

采用FDTD方法计算和分析了现有的两类典型的卫星--三轴稳定和自旋稳定卫星的宽带散射特性,比较了这两种典型卫星目标的时域和频域散射特性随姿态变化的规律.结果显示频域散射特性适合在大姿态角变化范围内分析卫星目标姿态,而时域散射特性适合在小姿态角变化情况下分析卫星目标姿态.此外,对于典型卫星目标而言,翻滚姿态变化比俯仰姿态变化可以引起更大的目标后向散射变化.计算分析结果对卫星目标及其姿态的识别,以及对宽带地基雷达的设计有一定的参考价值.     

超宽带电磁散射的时间步进法

采用时间步进法对飞机的基本构成部件(球、圆柱、薄板)的超宽带电磁散射问题进行了研究。导出了磁场积分方程数值计算公式,所得时域散射远场与实测或其它方法计算结果相比,吻合较好。本方法与时域有限差分法(FDTD)相比,无须设置吸收边界条件,适于成像数据的提取,运算简便。与频域方法相比,它可解决超宽带电磁散射预测问题。     

基于FDTD的二维舰船RCS的计算

建立以某舰船为参照的艏向与正横向的近似二维模型,基于二维时域有限差分法计算舰船的艏向与正横向在不同频率入射波情况下的雷达散射截面,并根据计算结果对某舰船的雷达隐身特性进行分析．此方法能用于分析现有舰船的电磁散射特性,也能用来预估和优化未来武器系统对目标的电磁散射特性要求,为日后舰船RCS预估计提供依据．     

FDTD(2,4)算法的数值色散特性及其在微带天线中的应用研究

该文研究了在时间上采用2阶差分、空间上采用4阶差分的高阶FDTD(2，4)数值方法，推导出其三维差分公式，并详细分析了其数值色散特性．另外，将PML吸收边界有效地应用于微带天线的计算，并与传统FDTD(2，2)数值结果进行了对比．结果证明高阶FDTD(2，4)算法能够有效减小数值色散和相速误差，而且可以降低对计算机内存的要求，减小计算量，适用的计算频段更高．     

细线天线的瞬态响应特性的研究

利用FDTD（时域有限差分方法）对多根细线天线的瞬态响应特性进行了数值模拟。分析了其他细线天线的存在对馈源为电磁脉冲的细线天线辐射特性的影响以及对入射波为电磁脉冲时细线天线中心电流响应特性的影响。指出了MIMO（多输入多输出）技术在超宽带领域应用时,天线之间的距离所应当满足的条件。     

用时域有限差分方法计算电磁散射

首先介绍了时域有限差分方法的基本原理,然后用该方法计算了球形目标的散射场,并与由ＭＩＥ理论所得到的精确解作了比较,两种结果的很好符合说明了时域有限差分方法的有效性,最后指出了使用时域有限差分方法应该注意的问题     

等离子体涂覆导弹的电磁散射特性分析

研究了涂覆导弹的隐身特性,分析了等离子参数选取对隐身特性的影响。利用媒质参数〖AKε～D〗(ω)的Debye方程与时域场量间的关系式,将移位算子法应用到色散媒质中的FDTD计算当中,对麦克斯韦方程作了修改,并给出了色散媒质中与频率有关的FDTD表达式。通过仿真并与其它方法结果相比较,验证了该算法计算色散媒质散射特性的有效性,表明等离子体对减小目标RCS具有显著效果。     

一种节约内存的局部一维减缩时域有限差分方法

为了提高电大尺寸目标电磁计算效率,提出了一种用于克服时域有限差分算法稳定条件限制、降低计算所需内存的新方法。证明了即使在无源区域,局部一维时域有限差分法所给出的电磁场量不满足零散度关系,并推导了该散度关系的具体表达式。基于该非零散度关系和麦克斯韦旋度方程,将三维局部一维时域有限差分法与减缩时域有限差分法相结合,从而得到三维的局部一维减缩时域有限差分法。通过仿真计算证明该方法与LOD-FDTD方法的计算结果一致,具有良好的计算稳定性。     

FDTD Analysis and Application of Sleeve Monopole Antenna

Based on the symmetry of the structure, a two-dimensional finite difference time domain （FDTD） method is used to analyze the sleeve monopole antenna on the infinite perfect conductor ground fed by a coaxial line. The fields in time domain are then turned into frequency domain through the discrete Fourier Transform to compute the surface current distribution and the input impedance of the sleeve monopole antenna. The gain or pattern of the monopole antenna is also computed, employing the combination of the image theory and the near-to-far transformation in frequency domain. All the computed results agree very well with the results of other methods and measured ones, verifying the application of the FDTD method to analyze the sleeve monopole antennas. The voltage standing wave ratio （VSWR） of the sleeve monopole antennas with different heights and radii of the sleeve are checked to study the influence of the sleeve, which indicates that the height and the radius of the sleeve are both important to the impedance bandwidth of the sleeve monopole antennas.     

基于Z变换在平板透镜成像中的FDTD分析

文章研究了分析双负媒质平板成像规律的一种方法,双负介质的介电系数和磁导系数均为频率的函数,使本构关系在时域成为卷积关系,这就给应用时域有限差分(FDTD)方法计算双负媒质平板中波的散射和传播带来困难;因此将Z变换理论应用到双负媒质中的FDTD计算当中,对麦克斯韦方程做了修改,使得FDTD计算式独立于双负媒质函数,并给出双负媒质中与频率有关的FDTD表达式;数值仿真了电磁波与双负媒质平板的相互作用,详细讨论了双负媒质平板透镜成像理论,并提出了一种球差更小的平板透镜系统.