各向異性介質(zhì)涂敷目標(biāo)的電磁波散射分析與計(jì)算方法研究.pdf

1、西安電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文各向異性介質(zhì)涂敷目標(biāo)的電磁波散射分析與計(jì)算方法研究姓名：鄭宏興申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專(zhuān)業(yè)：電磁場(chǎng)與微波技術(shù)指導(dǎo)教師：葛德彪20020401Ⅱ西安電子科技大學(xué)博士論文分析了二維各向異性介質(zhì)目標(biāo)的散射，分別用解析方法和FDTD方法計(jì)算了橫各向異性介質(zhì)柱的RCS。采用廣義的平面波展開(kāi)方法，求解了二維情況下，一般(非對(duì)稱(chēng))橫各向異性介質(zhì)圓柱的空間場(chǎng)分布，給出了雷達(dá)散射截面的計(jì)算表達(dá)式。推導(dǎo)了一般橫各向異性介質(zhì)(有耗、非對(duì)

2、稱(chēng))的二維FDTD離教表達(dá)式，討論了總場(chǎng)——散射場(chǎng)連接邊界的特殊處理方法。對(duì)于時(shí)諧場(chǎng)情形時(shí)，研究復(fù)雜邊界散射體還采用了三角形網(wǎng)格剖分的有限差分(FDFD)方法。采用完全匹配層(PML)吸收邊界對(duì)無(wú)限長(zhǎng)介質(zhì)方柱等二維目標(biāo)進(jìn)行了計(jì)算；分別用FDTD和FDFD方法對(duì)部分涂層機(jī)翼目標(biāo)的雙站RCS進(jìn)行了計(jì)算；最后用FDTD方法計(jì)算了這種目標(biāo)的后向RCS。雙各向異性(Bi—Anisotropy)有耗介質(zhì)代表了介質(zhì)參數(shù)的一般情形，用FDTD方法解決這

3、類(lèi)電磁學(xué)問(wèn)題是本文的一個(gè)嘗試。本文從Maxwell旋度方程和雙各向異性介質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系出發(fā)，構(gòu)造了一般介質(zhì)參數(shù)(雙各向異性、有耗、的Maxwet[方程組，這種形式代表了幾種常見(jiàn)的介質(zhì)參數(shù)情形，即無(wú)耗和有耗、各向同性和各向異性：雙各向同性和雙各向異性等。應(yīng)用Yee算法對(duì)其進(jìn)行時(shí)域有限差分離散，這樣的表達(dá)式具有通用性，其程序代碼可以適合上述介質(zhì)參數(shù)的FDTD運(yùn)算。場(chǎng)量之間的耦合關(guān)系用空間鄰近格點(diǎn)的場(chǎng)值平均加以解決，對(duì)通常的各向同性復(fù)雜目標(biāo)、單

4、軸各向異性介質(zhì)目標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)證了程序的可靠性。最后對(duì)表面各向異性介質(zhì)涂層目標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，還計(jì)算了雙各向同性介質(zhì)球的RCS。本文最后討論了入射波設(shè)置時(shí)的誤差、吸收邊界的效果和減少內(nèi)存需求的算法。為了克服“插值和投影”帶來(lái)的入射波設(shè)置誤差，我們采用了在每一個(gè)FDTD時(shí)間步內(nèi)增加入射波采樣次數(shù)的算法，減小了入射波的設(shè)置誤差，相對(duì)提高了頻率分辨率。分析了PML吸收邊界條件的原理，計(jì)算了反射誤差。對(duì)于各向異性介質(zhì)，由于計(jì)算時(shí)，需要存儲(chǔ)前兩個(gè)時(shí)問(wèn)步