强电磁脉冲信号激励下复杂目标的散射

用时域有限差分法仿真了某飞行器缩比模型及该模型涂敷雷达吸波材料的散射特性,得到了鼻锥方向、侧向和后向ns级脉冲激励下模型的时域响应和频域雷达散射截面;并在外场用ns级脉冲源进行了该金属模型的探测实验。仿真与外场实验结果均得到了模型的鼻锥方向回波幅度最小,侧向最大;鼻锥方向回波脉宽最宽,侧向最窄的结论。研究结果表明：外形隐身和材料隐身对ns或亚ns级窄脉冲的隐身效果不明显,ns或亚ns级窄脉冲能发现和识别隐身目标。     

三维时变等离子体目标的电磁散射特性研究

基于电流密度拉普拉斯变换方法改进的时域有限差分(LTJEC-FDTD)算法, 研究时变等离子体目标的电磁散射特性.由Maxwell方程和等离子体本构方程出发, 利用拉普拉斯变换和拉普拉斯逆变换, 推导出计算三维时变问题的时域有限差分(FDTD)算法的迭代式. 采用模式匹配方法验证了FDTD迭代式的正确性, 并通过计算等离子体球的雷达散射截面(RCS)验证了算法相关边界的正确性. 最后用LTJEC-FDTD算法分析了涂覆时变等离子体的战斧式巡航导弹的RCS. 关键词： 时变等离子体 雷达散射截面 模式匹配方法 时域有限差分方法     

开关激励宽谱电磁脉冲谐振器频域响应特性

开关激励的同轴/4谐振器是产生宽谱高功率电磁脉冲的主要方式之一,采用冲击脉冲方法分析了带耦合器输出的宽带脉冲谐振器频域响应特性。首先推导了频域响应特性与耦合器耦合系数之间的关系,并得到了产生脉冲的带宽表达式,利用Taguchi算法优化设计了宽带耦合器,使其在200~500 MHz的耦合系数S21接近0.6,之后利用轴对称的柱坐标2D-FDTD对带耦合器的宽带脉冲谐振器工作过程进行了模拟,对于不同的谐振长度,可产生200~500 MHz中心频率的宽带脉冲,其频谱和带宽与理论结果吻合较好。     

开关激励宽谱电磁脉冲谐振器频域响应特性

开关激励的同轴/4谐振器是产生宽谱高功率电磁脉冲的主要方式之一,采用冲击脉冲方法分析了带耦合器输出的宽带脉冲谐振器频域响应特性。首先推导了频域响应特性与耦合器耦合系数之间的关系,并得到了产生脉冲的带宽表达式,利用Taguchi算法优化设计了宽带耦合器,使其在200~500 MHz的耦合系数S21接近0.6,之后利用轴对称的柱坐标2D-FDTD对带耦合器的宽带脉冲谐振器工作过程进行了模拟,对于不同的谐振长度,可产生200~500 MHz中心频率的宽带脉冲,其频谱和带宽与理论结果吻合较好。     

水平极化电磁脉冲模拟器空间场的数值模拟

 采用时域有限差分方法，对水平极化电磁脉冲模拟器所产生的电磁场进行数值模拟，在时域中计算了电磁场的时间 空间分布。讨论了电磁脉冲模拟器产生的电磁脉冲波形和场的空间变化、均匀性等重要因素。结果表明，模拟器产生的电磁脉冲前沿为10ns，接近脉冲电压前沿，波形与脉冲电压波形（双指数波）相差较大；峰值场强在对称轴上并非与距离成反比，而是随距离增大而迅速减弱；该模拟器的双锥 笼形天线能在大范围内（大于等于50m,水平方向）产生均匀分布、高峰值场强、快前沿的电磁脉冲。     

基于辛Runge-Kutta-Nystrom方法的雷达散射截面计算

从基本的差分概念和Maxwell方程出发, 引入电磁场方程的Hamilton函数.提出一种基于Runge-Kutta-Nystrom辛算法的高阶时域有限差分方法，该方法保持了系统的相空间体积不变和总能量不变，并导出了迭代公式.在此基础上计算了一种金属圆柱的雷达散射截面.计算结果表明该方法的正确性及快速、精确的特性. 关键词： 雷达散射截面 高阶算法 辛Runge-Kutta-Nystrom方法 时域有限差分     

分析水下目标的大比例变换总场散射场源FDTD方法

为解决探测水下目标的电磁散射问题,提出大比例变换的总场-散射场源时域有限差分（FDTD）方法.该方法包含两次FDTD计算：第一次计算采用细网格得到激励源周围的近场值;第二次计算采用粗网格得到远距离的电磁场值.两次FDTD计算通过总场-散射场边界建立联系.实现细粗网格的大比例变换,例如变换比例N=10,大大节省了计算时间,降低了计算内存的消耗,提高了计算效率.通过算例验证该方法的正确性和有效性.最后,计算水下岩层中存在异常体时的电磁响应,指出当岩层中异常体电导率不同时,接收点处电磁场的幅值和相位均不相同.     

快上升前沿电磁脉冲与目标腔体的孔腔共振效应研究

利用时域有限差分方法（FD-TD Method)研究了快上升前沿电磁脉冲（FREMP）对目标腔体的孔腔共振效应。研究表明：由于FREMP的高频分量丰富,使得FREMP更容易通过目标腔体上的孔缝,与目标腔体发生孔腔共振。由于孔缝的对外辐射,振荡幅度将逐渐减弱。     

快上升前沿电磁脉冲与目标腔体的孔腔共振效应研究

 利用时域有限差分方法（FD-TD Method)研究了快上升前沿电磁脉冲（FREMP）对目标腔体的孔腔共振效应。研究表明：由于FREMP的高频分量丰富,使得FREMP更容易通过目标腔体上的孔缝,与目标腔体发生孔腔共振。由于孔缝的对外辐射,振荡幅度将逐渐减弱。     

电磁脉冲作用下自由空间线缆的感应开路电压

 运用时域有限差分法结合基于Kirchhoff积分的近／远场变换,计算了高功率微波（HPM）和超宽带（UWB）电磁脉冲作用下自由空间不同长度线缆上感应的开路电压,分析了感应电压峰值和线缆长度之间的变化关系以及入射波波形参数对其影响。计算结果表明,辐射场电场强度为50 kV·m^-1的HPM和UWB作用在线缆上可以感应出几百V到数十kV的脉冲电压;感应电压的峰值与线缆长度之间并不是单调线性增加的关系;HPM的载频越高,感应电压峰值越小;UWB的脉冲宽度越宽,感应电压峰值越大。     

不同电磁脉冲作用下地面有限长电缆外导体感应电流的数值计算

 运用时域有限差分法计算了地面有限长电缆在高功率微波、超宽带和核电磁脉冲作用下的外导体感应电流。计算结果表明：场强相同情况下，核电磁脉冲在电缆上感应的电流最大，持续时间最长，高功率微波和超宽带在几m长和几十m长的电缆上感应的电流相差不大；入射角对电缆感应电流也有影响，电场方向与电缆平行时感应最强；地面电缆的感应电流振荡频率比自由空间中电缆的感应电流振荡频率低；随着大地电导率的增大，感应电流反射波衰减加快；电缆任一端接地后，接地端电缆感应电流都会增大。     

A leap-frog discontinuous Galerkin time-domain method of analyzing electromagnetic scattering problems

Several major challenges need to be faced for efficient transient multiscale electromagnetic simulations, such as flexible and robust geometric modeling schemes, efficient and stable time-stepping algorithms, etc. Fortunately, because of the versatile choices of spatial discretization and temporal integration, a discontinuous Galerkin time-domain(DGTD) method can be a very promising method of solving transient multiscale electromagnetic problems. In this paper, we present the application of a leap-frog DGTD method to the analyzing of the multiscale electromagnetic scattering problems. The uniaxial perfect matching layer(UPML) truncation of the computational domain is discussed and formulated in the leap-frog DGTD context. Numerical validations are performed in the challenging test cases demonstrating the accuracy and effectiveness of the method in solving transient multiscale electromagnetic problems compared with those of other numerical methods.     

利用受激布里渊散射获得皮秒激光脉冲

 采用两级布里渊结构压缩8ns的Nd：YAG激光，研究了基频光和倍频光的受激布里渊散射（SBS）压缩过程。实验中采用四氯化碳作为SBS介质，经第一级双池SBS压缩后，获得了1.5ns左右的Stokes 脉冲；第二级采用单池SBS压缩，分别使用基频光和倍频光作为泵浦光，获得了最短为60ps 的Stokes脉冲。实验证明，在一定条件下，利用SBS压缩脉宽可以获得比介质的声子寿命更短的脉冲。     

Ku波段球体目标系的电磁复合散射研究

研究了球形目标之间的电磁相互作用,得到了目标二次散射场的表达式,给出了目标的复合散射场以及双站复合散射截面,并在Ku波段进行了数值仿真.结果表明：目标的尺寸对前向散射和后向散射均有较大的影响,周围目标的影响呈现出一定的周期性,二次散射随着目标间距的增大而减小,周围目标离前向散射方向越近,对前向散射的影响也越大.目标的二次散射场与一次散射场强度之比在10^-4数量级以上.在研究多粒子的相互影响时,周围的粒子可近似看作尺寸一定的粒子.利用所得结果以及坐标变换可以研究三维体系内粒子间的电磁相 关键词： 散射截面 二次电磁散射 电磁相互作用     

建筑墙体对电磁脉冲响应的FDTD分析

 采用时域有限差分法和傅里叶变换对电磁脉冲作用于建筑墙体后发生的反射和透射进行了比较全面的研究分析。采用周期边界实现了不同建筑墙体对电磁脉冲响应的数值计算，对计算的结果进行了讨论分析，研究结果表明：钢筋阵对低频段的屏蔽效果很好，当频率增加时，屏蔽效果变差。混凝土墙的频域波形具有明显的周期性，存在许多谐振频率，谐振时透过很大，谐振频率由墙的厚度、磁导率和介电常数决定，要提高墙的屏蔽效果必须增加墙的电导率，以达到一个比较好的屏蔽效果。钢筋混凝土墙的屏蔽效果和反射特性由钢筋和混凝土墙共同调制决定。     

超宽带电磁脉冲与地雷耦合的数值模拟

 用数值方法研究了超宽带电磁脉冲与地雷耦合问题。验证了截断有耗边界的完全匹配层方法，给出了超宽带信号经天线发射后在不同距离处的辐射场。通过数值模拟，给出了不同作用距离和作用角条件下地雷体内的耦合电磁场。     

低频电磁脉冲对复杂电大目标耦合效应

针对复杂电大目标电磁脉冲耦合效应缺乏定量研究的问题,基于时域有限差分方法(FDTD)建立了一套电磁脉冲耦合效应建模与评估分析流程,开展了低频电磁脉冲激励下的仿真试验,获取和分析了特性数据,进而提出了一种表面加载透明导电材料的低频电磁脉冲激励防护方法。试验结果表明:基于功率密度的易损性分析具有良好的工程适用性,而且防护方法对低频电磁脉冲激励具有较好的屏蔽效能。