金属平板覆盖负折射率媒质的电磁波反射系数的PLRC-FDTD分析

 推导了负折射率媒质中的FDTD分段线性递归卷积(PLRC)计算式,并将PLRC-FDTD方法用于仿真电磁波与负折射率媒质的相互作用, 计算了金属平板覆盖负折射率媒质层对垂直入射电磁波的反射系数。数值结果表明：负折射率媒质包层可以极大地减少目标的电磁回波能量,碰撞频率越大,振荡频率越小,其吸波性能越好;负折射率媒质碰撞频率、振荡频率及其分布形式是影响反射系数的重要因素。     

负折射率媒质雷达散射特性分析

 从负折射率媒质的本构关系出发,应用分段线性递推卷积(PLRC)方法推导出负折射率媒质中的时域有限差分（FDTD）计算公式,建立了基于分段线性递推卷积的FDTD方法(PLRC-FDTD)。并应用该方法计算了负折射率媒质覆盖导体柱的雷达散射截面,分析了负折射率媒质参数对其雷达散射截面的影响。结果表明,恰当地选择负折射率媒质参数能有效减小目标的雷达散射截面。     

分析端接频变负载的多导体传输线FDTD新方法

提出了一种新的有效求解端接频变负载的时域有限差分法（FDTD）.该方法将频域导纳经矢量匹配后以有理式表示,通过逆傅里叶变换将其转换到时域,基于分段线性递归卷积法,推导出该导纳两端的电压和电流关系,将其代入到传输线FDTD模型中,得到了求解端接频变负载多导体（MTL）传输线FDTD的一般公式.对一典型电路进行了仿真,和以状态变量法求解任意负载的结果进行了对比,两者基本重合,说明该方法用来求解频变负载是有效的. 关键词： 多导体传输线 分段线性递归卷积 时域有限差分法 任意负载     

金属介质在时域有限差分中的几种处理方法

金属在“超颖物质”中有重要应用，分析和仿真金属介质很有意义. 对比了时域有限差分(FDTD)中金属介质的三种计算方法：ADE(Auxiliary Differential Equation), PLRC(Piecewise Linear Recursive Convolution) 和Sakoda提出的方法. 通过数值验证，发现ADE和PLRC的数值结果完全相同. Sakoda的方法在计算卷积时采用台阶近似，有一定误差.改进Sakoda方法的卷积计算后，结果与其他两种方法完全相同. 关键词： 超颖物质 金属 FDTD ADE PLRC     

FDTD Analysis of Magnetized Plasma with Arbitrary Magnetic Declination

In this paper, the frequency-dependent finite-difference time-domain (FDTD) method employing the piecewise linear recursive convolution (PLRC) scheme is applied to the numerical analysis of magnetized plasma with arbitrary magnetic declination. The PLRC-FDTD equations are derived in detail and are checked through practical examples. Excellent agreement between the numerical results and the exact analytical solutions is demonstrated.     

磁化铁氧体材料电磁散射递推卷积-时域有限差分方法分析

根据递推卷积原理，将磁化铁氧体材料的频域磁导率过渡到时域，通过引入时域复数磁化率张量和时域复数磁感应强度矢量，提出了磁化铁氧体材料电磁散射的三维时域有限差分方法.为了验证该方法，用它计算了磁化铁氧体球的后向雷达散射截面，与文献结果符合很好.计算结果表明，该方法是分析磁化铁氧体材料电磁散射一种可行的方法. 关键词： 递推卷积 磁化铁氧体 电磁散射 时域有限差分方法     

电各向异性色散介质电磁散射的三维递推卷积-时域有限差分方法分析

根据递推卷积原理，将磁化等离子体的频域介电系数过渡到时域，通过引入时域复数极化率张量和时域复数电位移矢量，得到了磁化等离子体的三维时域有限差分方法迭代式. 为了验证该方法，用它计算了非磁等离子体球的后向雷达散射截面，与移位算子法结果符合很好. 应用该方法计算和分析了磁化等离子体球的电磁波散射，发现其后向散射时域波形明显出现了交叉极化分量. 关键词： 递推卷积 磁化等离子体 电磁散射 时域有限差分方法     

电各向异性色散介质电磁散射时域有限差分分析的半解析递推卷积方法

利用坐标系转换矩阵给出实验室系中磁化等离子体介质的频域极化率张量, 采用部分分式展开方法通过傅里叶逆变换得到极化率张量的时域指数函数形式, 应用数字信号处理中的半解析递归卷积算法, 给出适用于处理任意外磁场方向情形下磁化等离子体目标电磁散射的半解析递归卷积-时域有限差分计算方法. 计算了磁化等离子体球的同极化和交叉极化后向雷达散射截面, 结果表明了算法的正确有效性. 关键词： 半解析递归卷积 磁化等离子体 电磁散射 时域有限差分方法     

等离子体涂覆目标散射特性SARC FDTD方法分析

基于数字信号处理中的半解析递归卷积(SARC)算法,提出一种用于色散介质电磁特性分析的通用递归卷积时域有限差分方法(SARC FDTD),不仅具有绝对稳定性和高精度、低内存、高效率等优点,而且对于常见色散介质模型,具有统一的形式,计算时只需给出色散介质模型的极点和对应系数,使用方便,通用性好.通过算例验证了方法的有效性,并对有等离子体存在的目标电磁散射截面(RCS)进行了计算和分析.     

色散金属光学特性分析通用时域有限差分方法

结合数字信号处理中的半解析递归卷积(SARC)算法,提出一种用于金属光学特性分析的改进半解析递归时域有限差分方法(SARC FDTD)。该方法保持了SARC算法的绝对稳定性和高精度、低内存等优点,又利用梯形近似使FDTD递推公式更加简洁,计算效率进一步提高,对于各种常用金属色散模型,均只需给出模型的极点和对应的系数,即可运用该算法的程序进行计算,具有较好的通用性。最后,通过金属的高阶Lorentz,Drude-Lorentz和Drude-CP三种常用色散模型对算法进行了验证。     

The comparison of the CPU time between SO-FDTD method and PLCDRC method for dispersive media

The precision and computational efficiency of the shift operator finite-difference time-domain (SO-FDTD) method are compared with those of the piecewise linear current density recursive convolution (PLCDRC) method by simulating the electromagnetic wave at different frequency propagation in homogeneous unmagnetized plasma in this paper. The results show that the two methods almost have the same precision, but the CPU time of the SO-FDTD method is less than that of the PLCDRC method, this is because the SO-FDTD method eliminates many convolution operations of the PLCDRC method.     

基于表面阻抗边界条件的等离子体薄涂层电磁散射的时域有限差分分析

基于表面阻抗边界条件时域有限差分(FDTD)方法研究了一维斜入射情况下非磁化等离子体薄涂层涂敷金属材料的电磁散射特性, 该方法忽略对薄层背景材料进行网格剖分, 大大减少了计算量. 首先推导了理想导体涂敷等离子体薄涂层的表面阻抗频域表达式, 然后代入边界条件并变换到时域, 再用分段线性递推卷积方法将时域表达式离散得到FDTD迭代式. 编程计算了垂直及斜入射情形下的平行极化和垂直极化反射系数, 通过验证算例与解析解对比, 结果表明该方法的准确性和有效性. 最后利用该方法分析了不同入射角对反射系数的影响.     

TM模式下二维非磁化等离子体光子晶体的禁带调制特性分析

采用时域有限差分法(FDTD)中的分段线性电流密度卷积(PLCDRC)算法研究了TM波入射时二维非磁化等离子体光子晶体的禁带特性.从频域角度分析得到微分高斯脉冲的透射系数,并讨论该光子晶体的介质圆柱的介电常数、晶格常数、介质圆柱半径,周期常数和等离子体参数对其禁带特性的影响.结果表明,增加周期常数和等离子体碰撞频率不会改变禁带宽度,增加介质圆柱的相对介电常数和等离子体频率可以展宽禁带的宽度. 当填充率一定时,减小介质圆柱的半径和晶格常数可以实现禁带的拓展. 关键词： 等离子体 光子晶体 禁带 PLCDRC算法     

一维等离子体光子晶体的带隙研究

采用时域有限差分方法(FDTD),结合等离子体计算中的分段线性电流密度卷积技术(PLJERC)对一维等离子体光子晶体(1D-PPC)进行了数值模拟,给出了微分高斯脉冲在一维等离子体光子晶体中的传播过程。计算得到的带隙结构与K-P模型方法的结果一致。计算并分析了等离子体频率、介质介电常数、等离子体-介质层的厚度比以及周期厚度对一维等离子体光子晶体带隙结构的影响。     

基于半解析递归卷积的通用色散介质FDTD方法

基于数字信号处理中的半解析递归卷积（SARC）算法,提出了一种用于色散介质电磁特性分析的半解析递归卷积时域有限差分方法（SARC FDTD）. 该方法既保持了FDTD方法处理复杂目标的灵活性,又吸取了线性系统SARC算法的绝对稳定性和高精度、低内存、高效率等优点,只需给出色散介质模型的极点和对应系数,即可运用SARC FDTD递推公式和通用程序进行计算,具有较好的通用性. 通过Debye,Drude和Lorentz三种常用色散介质模型对算法进行了验证. 关键词： 时域有限差分 色散介质 半解析递归卷积     

基于小波分析的高斯脉冲成形的递归实现

基于小波分析的指数衰减信号高斯脉冲成形滤波器,可以进一步表示为高斯函数及其导数的线性组合.以高斯函数及其导数的递归近似实现算法为基础,研究了基于小波分析的指数衰减信号高斯脉冲成形的递归近似实现算法.仿真指数衰减信号和实际采样指数衰减信号的高斯脉冲成形表明,递归近似高斯脉冲成形与直接卷积高斯脉冲成形符合得非常好,体现了基于小波分析的高斯脉冲成形的特点.研究成果为进一步研究高斯脉冲成形在数字芯片上的实现提供了必要的数字算法基础. 关键词： 高斯脉冲成形 递归实现 小波分析     

FDTD Simulation of Electromagnetic Propagation in Magnetized Plasma Using Z Transforms

The electromagnetic propagation through a magnetized plasma slab is studied using the finite-difference time-domain method by means of the z transform The reflection and transmission coefficients of the magnetoactive plasma for the right-hand circularly polarized wave are presented. The comparison of the results of the Z transform and recursive convolution algorithms with analytic values indicates that the Z transform algorithm is more accurate than the recursive convolution algorithm. The Z transform algorithm overcomes the drawback that the recursive algorithm cannot predict the transmission coefficient of the magnetized plasma slab for the right-hand circularly polarized wave in the stop band.     

Novel CDRC-TLM algorithm for the analysis of magnetized plasma

This paper presents a novel approach to model the interaction of electromagnetic waves with the magnetized plasma medium based on the Transmission Line Matrix (TLM) method. Anisotropic and dispersive characters of magnetized plasma are modeled by voltage sources, where the formulation is developed using the Current Density Recursive Convolution (CDRC) technique. Computational examples illustrate not only the improved accuracy, but also significant CPU time saving in comparison with TLM Constant Recursive Convolution (CRC-TLM) approach.     

非均匀等离子体对平面电磁波的衰减

利用荧光灯排列形成非均匀等离子体层(面积约60cm×52cm,消耗功率约400W),研究了其对1～8GHzE波(电矢量方向平行于灯轴方向的入射波)的反射和透射的影响。结果表明,该等离子体对1～4GHz的E波具有强吸收和弱反射的特性,单程衰减最高可达8dB。利用2维分段线性电流密度递归卷积时域有限差分计算式,模拟了E波传播及其在非均匀等离子体内推进的瞬态过程,计算了等离子体对电磁波的反射和透射衰减,并与实验结果拟合,得到等离子体电子数密度峰值约9.72×1016m-3,电子与中性粒子碰撞频率约4GHz。     

Analysis of radiation performances of plasma sheet antenna

A novel concept of plasma sheet antennas is presented in this paper, and the radiation performances of plasma sheet antennas are investigated in detail. Firstly, a model of planar plasma antenna (PPA) fed by a microstrip line is developed, and its reflection coefficient is computed by the JE convolution finite-difference time-domain method and compared with that of the metallic patch antenna. It is found that the design of PPA can learn from the theory of the metallic patch antenna, and the impedance matching and reconstruction of resonant frequency can be expediently realized by adjusting the parameters of plasma. Then the PPA is mounted on a metallic cylindrical surface, and the reflection coefficient of the conformal plasma antenna (CPA) is also computed. At the same time, the influence of conformal cylinder radius on the reflection coefficient is also analyzed. Finally, the radiation pattern of a CPA is given, the results show that the pattern agrees well with the one of PPA in the main radiation direction, but its side lobe level has deteriorated significantly.