复杂目标电磁散射的FDTD共形算法研究

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时域有限差分方法(FDTD)是目前已经广泛应用的数值算法之一。该算法数学过程相对简单,结合傅里叶变换一次可以得到宽频带的电磁信息,特别是处理瞬态响应的相关问题时更显其优势。传统FDTD方法建模时的台阶化误差使该方法的计算精度受到一定的影响,本文采用共形方法提高FDTD的建模过程和计算精度。在共形算法中,对于介质曲面,共形网格上电场节点处的介电常数和电导率可以利用长度加权平均得到其等效值;而磁场节点处的磁导系数和导磁率利用面积加权平均得到其等效值。对于带有介质基底薄涂层的共形网格的电磁场递推式,只是需要修改递推式系数中的介质参数。对于理想导体基底薄涂层的共形网格,通过改变电场积分路径,使FDTD递推式中包含了涂层体的边界信息。通过在目标边界处引入等效介质参数,减小了常规FDTD建模时的阶梯近似误差,有效地提高了FDTD方法的计算精度。另外,研究了基于三角面元数据涂层目标FDTD共形网格生成的方法,并利用算法计算了复杂涂层目标的电磁散射特性。通过比较得出共形FDTD算法比常规FDTD算法精度有了提高。
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