共形時域有限積分技術及其應用.pdf

1、本文將Yee的時域有限差分方法(FDTD)統(tǒng)一到有限積分理論的框架之下，推導出高精度、穩(wěn)定的共形時域有限積分技術，并將其應用于自由空間及平面分層媒質中復雜目標的電磁散射問題及輻射問題。
　　 有限積分技術建立在Maxwell網格方程的基礎之上，將積分量定義為狀態(tài)變量，是原始Maxwell方程組作用在一套對偶網格上的等價形式。有限積分技術只在對媒質參量進行平均時才引入近似，被平均后的離散媒質參量具有電路元件的物理意義，因此只需對場

2、在網格內部的分布規(guī)律進行合理假設就能推導出有效的媒質平均算法。本文在多種共形網格技術的基礎上實現了一種穩(wěn)定、精確、同時適應于金屬目標及介質目標的共形網格技術，只需要主網格和對偶網格中的一套網格。
　　 本文將FDTD中常用的UPML及一維FDTD輔助源所實現的平面波源、近遠場變換方法成功地拓展至有限積分技術的框架下，從而將時域有限積分技術成功地應用于自由空間目標在平面波照射下的電磁散射計算問題。利用平面分層媒質的結構對稱性和電磁

3、波在媒質界面上的相位匹配條件，建立了一維傳輸線方程來描述平面波在分層媒質中的傳播過程，并用FDTD來穩(wěn)定求解傳輸線方程，從而在平面分層媒質中有效地引入了平面波源;應用互易定理將平面分層媒質中電磁流輻射的遠場計算轉化為分析平面波在分層媒質中的傳播問題，從而在頻域解決了一般分層媒質中的近遠場變換技術;成功地將平面波的引入與遠場外推技術融合到有限積分技術的框架下，從而解決了分層媒質中復雜目標的電磁散射問題。
　　 本文分析了一般集總源

4、在Yee網格中的實現形式，解釋了FDTD技術中軟源與理想電流源、硬源與理想電壓源之間的等效性，為有限積分技術中離散媒質參量賦予了電路概念的解釋（如網格電容、網格電導、網格電感等）;本文還定義了Yee網格邊的端口電流與端口電壓，以及網格的輸入阻抗和端口的輸出功率，輸出功率可以在計算天線增益時對輻射場進行歸一化;本文在有限積分框架下建立了金屬細線在Yee網格中的模型，并用電壓源激勵下的細線模型來模擬線天線。上述方法使時域有限積分技術成功地應