多层媒质中电磁波反射与透射的FDTD研究

以时域有限差分法（FDTD）方法为工具,研究了电磁波在多层媒质中的反射与透射情况．为验证该方法的有效性,给出了三层媒质的反射与透射系数,而FDTD法的计算结果与之相符较好．由于FDTD法模拟了波的自然传播情况,因此在处理多层复杂媒质的反射与透射问题以及显示全空间的场强分布方面,相对解析方法有着巨大的优势．     

多层固体媒质对声波的反射和透射

利用矩阵方法,本文提出了声波遇到两半无限固体间多层媒质的反射和透射理论模型,导得了纵波或横波从半无限固体入射时的反射系数和透射系数简洁表达式。所提出模型中的半无限固体之一(或两者)也可由流体替代。中间各层固体可以是各向同性的,也可以是晶轴按一定方向排列的正交和六角对称的各向异性固体。本文给出了铝合金粘接件和含矿地层声反射系数的数值计算结果。最后,我们列举了有关多层媒质声反射和声透射值得进一步探讨的问题。     

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.     

基于Z变换法对双负媒质传播散射的FDTD分析

文章研究了分析双负媒质电磁散射规律的一种方法,双负媒质是介电系数和磁导系数均为负值的介质材料.引入色散Drude模型后,本构关系在时域成为卷积关系,因此将Z变换理论应用到双负媒质中的时域有限差分(FDTD)中,使FDTD可计算双负媒质中电磁波的散射和传播.该文对麦克斯韦方程做了修改,并给出双负媒质中介电系数和磁导系数均为频率函数的FDTD表达式.最后,数值仿真了电磁波与双负媒质平板的相互作用;计算了覆盖了双负媒质金属柱的电磁散射,探讨了双负媒质在隐身技术方面的应用前景.     

Z变换应用于色散媒质FDTD计算的研究

时域有限差分（FDTD）方法是计算时域电磁散射和辐射的一种简单有效的方法,仅通过一次运算就可得到系统的宽频带信息,因此被广泛应用于求解电磁场问题．但在使用FDTD计算和仿真电磁波在色散媒质中传播特性的时候,由于介电参数的复杂性,往往给计算带来一些困难,因此将Z变换理论应用到色散媒质中的FDTD计算当中,对麦克斯韦方程做了修改,使得FDTD计算式独立于色散媒质函数,并给出色散媒质中与频率有关的FDTD表达式,仿真了二维情况下电磁波在自由空间和色散媒质中的传播．此方法具有计算量小、实现简单等优点．     

等离子体覆盖单极子天线的FDTD分析

该文运用频依时域有限差分（（FD）2TD）方法对附有介质隔离层的等离子体覆盖的单极子天线进行分析.借助一般色散媒质的时域有限差分（FDTD）公式,推导出适用于等离子体的差分公式.通过添加介质隔离层,并引入适当的校正,避免等离子体频率远高于信号频率时短路情况的发生,并略为减小了等离子体对天线谐振频率造成的偏移.不同频率的等离子体对有/无介质隔离层的单极子天线回波损耗的计算结果表明：等离子体频率越大,对单极子天线的反射电压波形的影响、造成的谐振频率的偏移就越大.     

不同媒质界面平面电磁波的反射与透射

利用相应的媒质界面反射、透射场方程,对平面电磁波在两种典型媒质—理想介质和理想导体表面的入射波、反射波以及透射波进行了模拟,利用模拟结果得出理想介质和理想导体的反射、透射特性.一般导电介质具有和典型介质本质不同的特征,但可以根据介质参数和电磁波频率的不同把介质近似为理想介质或理想导体.     

光波在电磁各向异性媒质表面上的反射和透射

作者讨论了光波在电磁各向异性媒质表面上的反射和透射特性,以及反射和透射线偏振的条件、零反射条件和全反射条件、布儒斯特角和临界全反射角。     

弹性波时域仿真的两个问题

为了解决医学超声探测的动态计算机仿真问题，将计算电磁学的时域有限差分(FDTD)方法应用于弹性机械波的模拟．建立了模拟弹性波时的有限差分模型，给出了弹性媒质运动学方程的FDTD离散形式，提出了复杂媒质边界的处理方法，用完全匹配层吸收边界截断计算区域．数值实验验证了上述模型和计算方法的有效性．     

头部钝度对钝锥双波干扰的影响

本文讨论了斜爆炸波与超音速钝锥激波层的相互作用问题.文中采用流场迭加方法计算了透射爆炸波的形状及其在锥面上反射所产生的峰值压力.详细分析了因钝锥流场的复杂性,特别是高熵层的影响,使得透射爆炸波形状和峰值压力与尖锥情况有很大的不同.     

时域有限差分法中有耗媒质的介电常数

本文提出了一种在宽频带范围内逼近有耗媒质介电常数的方法，该方法与（ＦＤ）２ＴＤ法给合非常适用有耗媒质瞬态特性的分析。文中计算了一种有耗媒质的反射系数，并与通常的ＦＤＴＤ法计算结果进行了比较，结果表明在精度方面本文方法优于通常的ＦＤＴＤ法。     

N阶色散媒质的瞬态传播特性

本文结合Ｚ－变换对常规的时域有限差分法（ＦＤＴＤ）进行了修正，建立了一种新的Ｎ阶色散媒质瞬态特性的时域分析方法，使ＦＤＴＤ能分析和处理与频率有关的电磁场问题，具有方法简洁、易实现等优点，为验证此方法的有效性和可靠性，对Ｎ阶色散媒质的反射系数进行了分析与计算，并与解析结果进行了比较，证明了方法的正确性，同时，采用此时域方法对瞬变电磁波在Ｎ阶色散媒质中的诚传播特性进行了分析和讨论。     

基于有效介电函数的SOI材料的光学表征

通过参考有关文献关于卢瑟福背向散射能谱(rutherford back scattering spectrometry,RBS)、透射电镜(transmission electron microscope,TEM)、俄歇电子能谱(auger electron spectroscopy,AES)、红外反射谱法(infra...     

一种新的角点和边棱处理方法

角点和边棱的处理对时域有限差分法(FDTD)的计算结果影响很大.本文提出了一种新的角点和边棱处理方法,其基本原理是:角点和边棱在三个或两个方向上引起反射,因此可从三个或两个方向上消除反射.该方法具有计算精度易于提高和程序实现简单等优点.数值实验证实了该方法的有效性.     

采用PML吸收边界条件的FDTD法在分析波导不连续性中的应用

研究采用理想匹配层（PML）吸收边界条件的时域有限差分法（PML-FDTD法）在分析波导不连续性问题中的应用，首先通过模拟正弦调制的高斯脉冲在波导中的传输来验证PML的吸收性能，然后将采用PML吸收边界的FDTD法应用于矩形波导填充有限媒质时的S参数和圆形波导中矩形薄膜片反射系数的计算，数值结果与巳有文献比较一致，说明了PML吸收边界条件用于FDTD法分析波导问题的有效性。     

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.     

椭圆波导与椭圆同轴传输线的截止波长的FDTD法分析

椭圆波导和椭圆同轴传输线在实际中呈现出越来越重要的意义,而对它们的传输特性理论分析却比较薄弱,本文采用当代流行的数值长法－0－时域有限差分法（FDTD法）计算和分析了椭圆波导及椭圆同轴传输线的截止波长,并给出场分布,该方法可推广用于计算椭圆微带屏蔽传输线的传输特性。     

输电线雷击过电压波辐射场模型及数值分析

采用时域有限差分法（FDTD）方法研究了远离雷击通道的雷击输电线产生的辐射场．建立了输电线的数值计算模型,推导出了输电线的FDTD计算格式;对雷电激励源的加入作了详细讨论;最后分别仿真计算了雷击自由空间的单根导线和实际的三相高压输电线后,雷电过电压波沿线传播过程中在输电线周围产生的瞬态辐射场．计算结果表明：线路上的雷电过电压波引起的瞬态辐射场对环境的影响是明显的,瞬态辐射场中的高频分量可能对沿线附近的通讯设施和电气电子设备产生干扰或破坏作用．     

电磁脉冲在电离层中传播特性的分析

脉冲在电离层中的传播可用脉冲在有耗冷等离子体中的传播方程来描述。采用指数差分FDTD方法对脉冲在电离层中的传播进行了数值模拟。研究了脉冲在电离层D层、F1层以及F2层中传播时的衰减特性以及反射特性。研究表明,脉冲在D层中衰减较小,在F1层和F2层中衰减比较严重。由计算所得的D层、F1层以及F2层的反射系数以及透射系数可以看出,D层对脉冲整个频段反射很小,而F1层和F2层对脉冲低频段的反射很大。