有限差分法结合预条件共轭梯度分析三维电磁散射问题

引入预条件共轭梯度法，提出了结合频域有限差分法分析三维电磁散射问题．数值计算过程中利用Mur二阶吸收边界条件和Maxwell方程组积分形式的频域差分离散格式．作为算例，分析了理想导体金属块对平面电磁波的散射，由于使用了预条件共轭梯度法求解差分矩阵方程，从而减少了计算时间．数值结果表明了该方法的有效性．     

基于分数阶变分问题的TV模型

作为图像处理领域中的重要课题,图像去噪问题虽然已被研究多年,但将分数阶微积分应用于此,却还处于刚刚起步的阶段.本文采用频域分数阶化的技巧,引入了频域分数阶差分,并通过整数阶变分导出分数阶变分,再将其应用到分数阶TV模型中.仿真实验表明,频域分数阶差分能更好地保留图像的低频成分;而在图像去噪的研究中,相比整数阶差分,分数阶差分效果更优;并发现极大峰值信噪比的最优阶数和噪声方差有逆向联动关系.     

一种三维信号映射单载波频域均衡结构及性能

为了降低传统采用循环前缀的单载波频域均衡系统的误符号率,文中提出了一种采用三维信号映射的单载波频域均衡结构.该结构使用三维信号映射替代传统的二维信号映射,然后把三维信号转换为传统的二维信号,由于只改变了符号映射部分,因此很容易替换原始单载波频域均衡结构.仿真结果表明,该结构在加性高斯白噪声及多径信道下都有着比传统二维信号映射的单载波频域均衡系统更低的误符号性能,非常适合要求低功率发射的系统.     

四阶紧致差分格式对三维网格计算特性的影响

为了研究四阶紧致差分格式对三维网格计算特性的影响,引进了一种推导斜压地转适应过程频散关系的通用方法,采用二阶中央差和四阶紧致差分格式从频率和群速度两个方面比较在各种三维网格上描述斜压地转适应过程产生误差的情况.结果表明,采用高精度的四阶紧致差分格式仅能提高三维网格C/LTS和EL/LTS的计算特性,而对其他几种三维网格的影响则不是正面的.四阶紧致差分格式在大气或海洋数值模式中应慎用.     

基于全量程的复谱频域OCT系统

为了改善经典谱频域光学层析成像（OCT）技术，提高层析图像的分辨率，实现全量程的有效探测深度，采用了3种改进方法，相移谱频域OCT、相移差分谱频域OCT和复谱频域OCT，对测试样品三层盖波片进行成像实验．实验结果表明，相移谱频域OCT和相移差分谱频域OCT虽然可以消除图像的混叠，提高图像的分辨率，但是它们的有效探测深度小于全量程的一半．复谱频域OCT不仅可以消除图像的混叠，提高图像的分辨率，而且可以实现全量程的有效深度探测．     

混响室FDTD仿真中归一化场强的计算与实验验证

采用时域有限差分(FDTD)法对尺寸为10.5m×0.8m×4.3m的混响室进行了三维仿真计算,为实现仿真与实测结果关于归一化电场强度的直接对比,给出了仿真电场值的归一化计算方法,并做出实验验证.结果表明:所提出的处理方法是合理可靠的,归一化电场强度与激励源无关,是表征混响室自身谐振特性的参量,因此可用频域测试结果对时域仿真结果进行实验验证,这为基于时域宽频仿真的混响室优化设计提供了有益参考.     

一种适用于快速双选衰落信道的时频双差分空时编码正交频分复用技术

为了保证在快速双选衰落信道下的有效数据传输,提出了一种新颖的时频双差分空时编码正交频分复用(OFDM)技术.该技术通过分别在OFDM系统的子载波之间和OFDM符号之间引入差分空时编码,实现了在系统时域和频域上的差分调制.文中同时给出了相应的准最优译码算法,并对系统性能进行了分析和计算机仿真.结果表明,该技术在快速双选衰落信道下能够保持良好的误码率性能.     

内嵌管式辐射地板的频域热特性分析

基于经典有限差分原理建立了内嵌管式辐射地板的频域有限差分(FDFD)模型,同时采用Fluent软件建立了内嵌管式辐射地板的CFD模型作为参考模型,将内嵌管式辐射地板FDFD模型在典型频域点的计算结果转换成时域内的幅值与相角,并与CFD模型的计算结果进行对比.FDFD模型能准确预测内嵌管式辐射地板的热特性.采用FDFD模型进一步计算了不同厚度绝热层的辐射地板的频域热特性,分析了绝热层厚度对内嵌管式辐射地板热特性的影响.结果表明,在高频区域,绝热层厚度对地板传热的影响较小,而在低频区域内影响较为明显,尽管绝热层厚度取到40mm,地板下表面仍存在较大的热流损失,约占管道热流的16%.     

三维声波散射的时域仿真

为了研究医学超声中的动态波散射问题,建立了三维声波的速度-压力交错网格时域有限差分模型,讨论了完全匹配层吸收边界的构建及其时域有限差分算法的实现,分析了吸收边界的性能.三维声波场中标准目标散射的动态仿真验证了该计算方法的有效性.     

基于二维FDFD分析复合目标电磁散射

频域有限差分(Finite Difference Frequency Domain,FDFD)法直接从Maxwell方程组的微分形式出发建立差分近似方程组;并通过采用吸收边界条件截断计算域来模拟开域电磁散射问题。方法具有公式简单、直观,便于分析复杂形状、复杂介质以及周期性结构等目标的电磁特性。基于二维频域有限差分(FDFD)法计算分析了复合目标的电磁散射。数值结果表明方法的正确性和分析复合目标电磁散射特性的有效性。     

脉冲预泵浦瑞利BOTDA系统的瞬态解析方法

为了解决空间分辨率和频率测量精度之间的矛盾,将脉冲预泵浦的概念引入瑞利布里渊光时域分析系统,建立了运用瞬态受激布里渊散射耦合波方程组描述该系统的数学模型。采用时域有限差分法求解了瞬态受激布里渊散射耦合波方程,仿真拟合了常微分方程组的时域幅值解,并实验验证了脉冲预泵浦瑞利布里渊光时域分析系统散射光功率谱和理论的一致性。结果表明,传感脉冲光、瑞利散射光和声波场三波幅值拟合方程的均方根误差可达0.003 097、0.005 717和0.020 75,沿光纤长度该系统功率谱呈现出携带布里渊信息的瑞利散射特性,可实现光纤温度和应变的传感检测。     

指数型分布粗糙地面宽带后向电磁散射的FDTD研究

采用蒙特卡罗方法模拟生成指数型分布粗糙地面,运用时域有限差分方法(FDTD)研究了高斯脉冲波入射时粗糙地面的宽带电磁散射问题。通过数值计算得到不同频率响应对应的后向散射系数,分析了粗糙地面相关长度、高度起伏均方根、土壤湿度和入射角的变化对后向散射系数的影响,得到了指数型分布粗糙地面的宽带后向电磁散射特性。     

基于FDTD对GHZ横电磁波室工作区的场强仿真

在GHz横电磁波室内进行辐射实验时,由于电磁波在室内传播会发生反射、绕射、散射、吸收等现象,导致了很难精确地分析GHz横电磁波室内的场强。以放置在GHz横电磁波室小工作区内的玻璃箱为研究对象,利用AutoCAD 2008建立三维模型,导入基于FDTD(时域有限差分法)的XFDTD软件进行仿真,得到玻璃箱的场强分布。最后通过对比分析仿真数据与实际测量数据,证明了玻璃箱内的场强在1.8GHz、140dBμV/m的条件下是均匀电磁场,而且不均匀性不超过±2dB,达到了生物医学实验的要求。该仿真为高精度、高速度地计算室内复杂的电磁场问题提供了一种新的方法。     

Bi-Spectrum Scattering Model for Conducting Randomly Rough Surface

IntroductionThe scattering model for randomly rough surfacesis an important part of microwave remote sensingtheory.However,the scattering from a randomlyrough surface is a very complex problem whichdose not admit closed- formed analytic solutionsfrom the …     

基于全变差正则化的压缩感知毫米波成像方法

毫米波成像技术在人体安检领域有着重要的应用,它采用合成孔径雷达成像原理、宽带信号扫描方式实现三维高分辨率成像。针对其采集空域和频域数据冗余造成的信息和成本浪费问题,提出了在三维毫米波全息成像算法的基础上,采用一种傅里叶操作算子化的频率测量方法,从而实现压缩感知稀疏成像。同时依据成像场景,取图像差分域先验信息,引入了第三维频率维稀疏先验,利用三维全变差L1范数正则化方法将图像重构。实验通过真实回波数据成像效果的展示,证明了拥有高分辨率的三维毫米波图像恢复效果优异,并且与二维全变差正则化方法相比,三维全变差正则化方法重构的图像效果更佳,从而证明了所提方法的有效性。     

在非黏性流体域中微悬臂梁振动的建模与仿真

借用欧拉-伯努利梁理论推导并计算出微悬臂梁在真空中的共振频率，根据非黏性理论经典模型分别计算出微悬臂梁在不同密度的流体中的共振频率.然后在有限元软件ANSYS(16.0)仿真环境下，采用solid45-fluid30和shell63-fluid30两种单元组合建立微悬臂梁在流体域中的三维模型并进行模态分析.最后将仿真结果与相关研究者已发表的实验与理论数据进行对比，在此基础上通过实验来验证新型有限元模型的正确性.通过有限元和实验的方法进一步验证了非黏性流体的密度是影响微悬臂梁共振频率变化的主要因素.     

用FD—TD法计算吸波涂层的电磁波散射

建立了适合于复合材料吸波涂层的时域有限差分方法。通过计算吸波涂层的电磁波散射问题算例,并将计算所得数值解与解析解进行比较,论证了该算法的正确性。     

woodpile结构中完全带隙的研究

介电常数沿不同方向周期性变化的woodpile结构三维光子晶体存在完全带隙,可以实现立体空间中对光的控制传输。鉴于此,采用时域有限差分方法研究了椭圆截面和长方形截面介质柱形成的光子晶体的完全带隙。结果发现,这两种情况都存在很好的完全带隙,且带隙的宽度受到介质柱不同截面形状的有效调节。     

时域有限差分结合BP神经网络反演各向异性材料电磁参数

本文以时域有限差分(FDTD)法数值模拟了各向异性材料的散射特性,在此基础上利用人工智能技术-BP神经网络对各向异性材料电磁参数进行了反演研究.以各向异性介质球的雷达散射截面(RCS)作为训练样本信息,经过适当的训练,实时重构了各向异性介质球的相对介电常数和电导率.反演结果显示了该方法的有效性和准确性.     

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.