基于FDTD方法的超寬帶電磁場數(shù)值模擬.pdf

1、超寬帶信號是就信號的相對帶寬而言，當(dāng)信號的帶寬與中心頻率之比大于25％時稱為超寬帶信號。超寬帶電磁波因其頻帶寬、分辨率高、回波信號能攜帶被測目標(biāo)豐富的特征信息等特點，被廣泛應(yīng)用于目標(biāo)探測和成像領(lǐng)域。本文利用時域有限差分方法對室內(nèi)環(huán)境下電磁波傳播特性進行了數(shù)值模擬。分別仿真驗證了二維，三維情況下FDTD方法的有效性，分析了超寬帶脈沖源的性質(zhì)以及傳播特性。
　　本文所做的工作就是基于電磁波的基本理論:首先介紹了FDTD格式以及各分量節(jié)

2、點的取法。然后介紹了FDTD方法的數(shù)值穩(wěn)定性和數(shù)值色散問題:包括時間間隔的穩(wěn)定性要求以及Courant穩(wěn)定性條件--即空間步長和時間間隔之間所需滿足的關(guān)系。此外，還介紹了時域有限差分方法的邊界條件:先從波動方程角度介紹了FDTD的吸收邊界條件，由此引出了Mur的一階、二階條件;然后又介紹了一種吸收效果較好的完全匹配層(PML)吸收邊界條件。通過分析FDTD的基本算法和將其應(yīng)用于超寬帶電磁脈沖信號的仿真研究需特殊處理的一些方面，建立超寬帶

3、電磁脈沖信號傳播的FDTD二維及三維算法。分析超寬帶電磁脈沖在空氣中的能量衰減特性。以FDTD方法理論為基礎(chǔ)，制定程序流程，利用MATLAB7.0軟件編程實現(xiàn)。分別以自由空間中高斯脈沖源問題和電偶極子輻射問題為例對程序進行了校驗，數(shù)值模擬結(jié)果與解析結(jié)果能很好地符合，證實了所編寫程序的有效性和正確性。分析了超寬帶電磁脈沖在空氣中及在室內(nèi)環(huán)境下與物體作用的傳播特性。同時數(shù)值模擬分析比較了PML層FDTD仿真中的作用。最后數(shù)值模擬分析了超寬帶