等离子体涂覆复杂目标电磁散射的间接Z变换时域有限差分法

对等离子体涂覆复杂目标电磁散射的间接Z变换时域有限差分法进行了研究。根据非磁化等离子体的J,E间的本构关系,结合Maxwell方程组,引入间接Z变换算子,得到了改进的非磁化等离子体的差分迭代方程,实现了时域迭代计算。用该法计算的非磁化等离子体球和导弹雷达散射截面(RCS)值与文献结果吻合较好。用该法计算等离体涂覆飞机的电磁散射,分析了等离子体参数对飞机雷达散射截面的影响。

利用时域有限差分法计算并分析非对称共面波导色散特性

利用FDTD方法对ACPW的色散特性进行了计算与分析,给出了计算ACPW的FDTD全空间计算模型,取高斯脉冲的激励,选择Mur二阶吸收边界条件,计算得出几种结构的ACPW的特性阻抗Z0(ω),并绘出了Z0随频率变化的曲线.计算结果与测试值取得了良好的一致性.

混响室时域有限差分数值模型的快速计算方法

应用时域有限差分(FDTD)法对混响室进行时域建模仿真,结合快速Fourier变换(FFT)可得到混响室的宽频响应,但由于混响室本质上属于高品质因数(Q)的谐振腔体,仿真时往往遇到计算时间冗长的问题。为克服该问题,基于腔体储能衰减规律,推导出了混响室内电场强度衰减与Q值的关系式,实现了混响室损耗后处理方法。该方法可预估混响室时域仿真所需的时间步数,由一次无损耗仿真结果,可实现混响室在不同损耗程度下的数值模型快速计算。对实际混响室进行数值建模,模型计算结果与实测数据一致性较好,验证了提出方法的正确性。仿真发现:混响室的场均匀性随工作频率增大而变好,而当损耗程度大于实际情况时,场均匀性会出现一定恶化。该处理方法为混响室和其他电磁腔体的时域3维全波快速仿真提供了新思路,具有参考价值。

Z变换在磁化等离子体电磁脉冲传播时域分析中的应用

通过Z变换的方法,将与频率有关的磁化等离子体的介电常数由频域变换到Z域,推导了Z变 换形式的时域有限差分法计算式,模拟了电磁脉冲在磁化等离子体中的传播。经过离散傅里叶变换,给出了电 磁波通过磁化等离子体后的反射系数和透射系数与频率的关系。还给出了模拟结果和理论值的对比。结果表 明,Z变换算法的模拟结果比卷积分更接近理论值,

三维多物体散射问题的区域分解时域有限差分方法

提出一种用于计算三维多物体散射问题的区域分解时域有限差分算法(DD-FDTD)。各散射体之间用三维时域Green函数传递信息,取代经典FDTD算法通过网格迭代运算传递信息的方式。每个物体处理为一个子域,当各物体相距一定距离时,省去了各物体间大量网格,减小了存储量。将各物体间的互偶处理为等效球面波照射,采用惠更斯原理,等效球面波激励信号可处理为球面波入射场阵列(SWIFA),大幅度提高了计算速度;同时采用近远场变换的方法来获得等效球面波,进一步提高了计算速度。通过几个实例的分析,验证了该算法的正确性。

电磁波在磁化等离子体中传播的时域有限差分模拟

基于Z变换形式的时域有限差分法计算公式,模拟了传播方向垂直于磁化磁场的电磁波在磁化等离子体层中的传播.通过离散傅立叶变换,给出了电磁波通过均匀和非均匀磁化等离子体后的反射系数和透射系数随频率的变化关系.还给出了电磁波经过均匀磁化等离子体层后的反射和透射系数和理论值的对比.

用时域变换的方法计算微带线的有效介电常数

使用了各向异性的 PML吸收边界条件来截断时域有限差分网格 ,对具有匹配负载的微带线中的电磁波的传播进行了模拟 ,并通过时域变换来计算微带线的有效介电常数。首次把各向异性的 PML吸收边界条件和数值模拟终端负载以及时域变换等技术结合起来 ,引入到有关微带线的计算中来 ,以替代分别使用完全电壁和完全磁壁进行两次计算的边界条件。从计算结果看 ,该结果同分别使用完全电壁和完全磁壁进行两次计算的边界条件所得的结果符合得很好。并且在计算上更简洁。可以看出各向异性的

基于Z变换的拉伸坐标完全匹配层的改进算法

针对基于Z变换方法的拉伸坐标完全匹配层(SC-PML)提出了一种改进算法。新算法采用匹配Z变换技术将复拉伸坐标变量仿真为无限脉冲响应数字滤波器。与以前发表的SC-PML实现方法相比,新算法的主要优点是在PML的角和棱上仅仅需要一个辅助变量,从而节约了许多内存。而且,所提出的方法在不用修改的情况下,就能应用于仿真广义的FDTD计算域,诸如有耗、色散、各向异性或非线性。另外,还提出了一种应用在高阶差分方程中最小化内存的新算法。两个三维数字仿真实例验证了新算法的有效性。

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.

黏性声波方程数值正演中的匹配Z变换完全匹配层吸收边界

本文将非分裂场形式的匹配Z变换PML引入黏声波方程数值正演中,用时域有限差分模拟检验了其在黏声波方程模拟中的效果.数值正演结果表明,在大角度入射时匹配Z变换完全匹配层比传统PML表现更佳,消除了大角度入射产生的低频虚假反射.长时间能量衰减计算证明匹配Z变换完全匹配层在黏声波方程模拟中具有105时间步的稳定性.

色散媒质中采用Z变换的ADI-FDTD方法

基于Z变换方法将AD I-FDTD推广应用于色散媒质,得到了二维情况下色散媒质中的迭代差分公式,同时给出了一种采用IIR滤波器结构来减少存储量的方法。本文方法适合于任意M阶色散媒质,最后,给出了一个算例,数据仿真结果表明,本文的算法与传统色散媒质中的FDTD相比,在计算结果吻合的情况下,存储量相当,计算效率却更高,时间步长仅仅由计算精度来决定。

用FDTD及Z变换方法分析电离层中电磁波传播

时域有限差分(FDTD)方法是计算时域电磁散射和辐射的方法,在处理色散介质电磁波传播及散射问题时,应用Z变换获得FDTD计算中电位移矢量D到电场强度E的时域递推关系式。并且应用这一方法分析线性调频雷达信号在电离层中的传播特性。

利用多种变换实现磁化等离子体的时域数值仿真

基于场量D-E(电位移矢量-电场场强)的本构关系,通过综合利用时域、频域和Z变换域之间的关系导出一种磁化等离子体电磁特性的时域建模方法(称为多变换域方法),该方法避免了在时域数值方法中增加涉及感生电流的数值迭代公式,也无须对各种数值方法的基本迭代方程进行改动。同时,运用时域和频域的关系推导出辅助差分方程法对磁化等离子体进行时域建模的方法。将以上两种方法应用于时域有限差分法的三维数值仿真,计算结果具有较好的一致性。但由于ADE方法引入较多近似误差,故而变换域方法较其更加准确。

色散媒质中使用Z变换的FDTD法

本文将Ｚ变换理论应用到时域有限差分（ＦＤＴＤ）法中，建立了色散媒质中与频率有关的ＦＤＴＤ法的迭代公式。文中计算了高斯脉冲平面波垂直入射到一个三维Ｄｅｂｙｅ型色散球体的内场分布，并与理论分析结果进行了比较，结果表明本文方法是切实可行的，从而为色散媒质中电磁场问题的研究提供了一种简便有效的数值计算方法。

Z变换法改进PML-FDTD吸收边界条件

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,被广泛应用于求解电磁场问题中,但由于计算机容量的限制,FDTD计算只能在有限区域进行,为了能模拟开域电磁过程,在计算区域的截断边界处必须给出吸收边界条件,完全匹配层(PML)是一种行之有效的吸收边界条件。在PML中应用Z变换,和传统的引入PML的方法相比,得到的迭代公式的程序更方便、更简单;考虑到要模拟的FDTD计算区域的虚拟物质属性,采用了特殊的处理方法;数值实验验证了这种方法的有效性和吸收边界的吸收效果。

使用Z变换FDTD法计算仿真色散媒质中电磁场

在使用FDTD法计算仿真电磁波在复杂色散媒质中的传播时,由于介电参数的复杂性往往给实现带来很大的困难,因此有必要对常规的Maxwell方程做出修改,使得FDTD迭代式能更独立于媒质函数,有利于程序通用化;基于此使用Z变换法把FDTD法应用到复杂色散媒质电磁场计算中;最后给出了一维情况下的仿真图.使用上述Z变换法可以简便对于色散媒质FDTD法计算和编程.

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变换在PML中的应用

在完全匹配层(PML)中应用Z变换,和传统的引入PML的方法相比,得到的迭代公式的程序更方便、更简单;考虑到要模拟的时域有限差分(FDTD)计算区域的物质属性,采用了特殊的处理方法,并可运用到标准网格或非均匀网格中;数值实验验证了这种方法的有效性和吸收边界的吸收效果。

基于矩阵指数法的双线性Z变换PML模拟FDTD地下探测与成像

凭借矩阵指数技术,一套紧凑且高精度的基于双线性Z变换的复频率偏移完全匹配层(perfectly matched layer,PML)算法被提出截断时域有限差分问题,实现甚低频地下探测和甚高频地下成像的模拟.正因为采用了该技术,所提出的算法呈现为紧凑的一阶微分矩阵格式,使得该算法能够在数学推导期间完全地避免进行卷积操作、公式重排、变量替换.再者,所提出算法不仅可以灵活地截断任意材料(因为采用了电/磁通量本构关系式),而且能够高效地衰减隐失波以及减少电磁波相互作用过程中后期的反射,从而更好地模拟开域空间问题.此外,在距离目标体更近的距离进行截断模拟时,所提出算法仍然可以维持较高的吸收性能,以至于更小的计算区域可以被采用于模拟三维地下探测与成像问题,从而节省了大量的内存和计算时间.最后,地下探测与成像问题被应用到阐述所提出算法的有效性和精度.

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。