等离子体涂覆三维目标散射特性的PLRC-FDTD分析

采用分段线性递归卷积时域有限差分方法(PLRC-FDTD)分析等离子体覆盖三维目标的散射特性,分别计算了均匀和非均匀等离子体覆盖导体球的后向雷达散射截面.计算结果表明等离子体涂层选择合适的厚度、电子密度和碰撞频率,能够有效的减小目标的雷达散射截面.选择合适的参数,非均匀等离子体层有更好的隐身效果.     

FDTD模拟SLF\ELF水平电偶极子在非均匀地-电离层波导中的场

在SLF/ELF频段,已有的解析算法对于研究其在非均匀电离层模型下的电磁特性有很大的局限性。采用三维球坐标时域有限差分方法(FDTD)计算了非均匀电离层模型下(考虑电离层白天和黑夜不对称),水平电偶极子产生的SLF/ELF波在球形地-电离层腔体中的传播特性。计算了电场分量和磁场分量沿地面随传播距离的变化,以及随方位角的变化。和均匀电离层模型对比,非均匀电离层模型的计算结果更具有实际意义。     

有耗平面和三维目标复合散射的FDTD分析

采用FDTD方法计算了有耗地面与三维目标的复合散射,对吸收边界条件,连接边界条件和近远场变换作了细致讨论.吸收边界使用了广义PML吸收层,它对电磁波有较好的吸收效果.连接边界处则利用解析入射波和三波迭加技术,上半平面用入射波和反射波、下半平面用透射波作为对目标的外加场进行计算.得到近场数据后,为避免出现复杂的Sommerfeld积分,用互易原理简化了外推过程.FDTD算法与矩量法和快速多层多极子相比,具有节省内存,计算时间短等优点.通过地上物体和地下物体的计算验证了FDTD方法的精确性,讨论了散射体离地高度对后向RCS的影响.     

FDTDSIBC混合方法计算近地导线表面电流

通过在FDTD方法中引进时域表面阻抗界条件来研究瞬态电磁脉冲对有耗地面附近电缆线耦合问题。由频域表面阻抗出发通过拉氏变换得到时域表面阻抗边界条件（SIBC）,并将这种边界条件应用于FDTD方法中来模拟有耗地面的反射。计算结果表明了些方法的有效性。     

复杂载体短波天线特性的FDTD模拟与分析

分析复杂载体(卫星、舰船)上短波波段单极天线和矩形环天线特性.由于天线工作在短波波段(3～30MHz),通常载体尺寸与波长可比拟,因此天线与载体之间的电磁作用比较复杂,天线特性会受到很大影响.用时域有限差分(FDTD)方法模拟单极天线和环天线的算法,然后对一种简化卫星和舰船模型上单极天线和环天线特性是如何受天线位置、天线半径以及载体结构的影响进行模拟与分析.计算结果对实际工程应用有重要参考价值.     

基于AFAS的通信链路设计

基于大功率HF无线电波加热电离层过程中产生的不均匀体有沿场散射特性,建立了散射通信链路模型.通过选取边界点的方法对散射体作近似处理.考虑到电波在电离层中的折射,采用射线追踪技术模拟通信信号在电离层中的传播路径,并用试射法确定初始方向角.以加热站点位于武汉为例,数值模拟得到了通信链路的散射接收范围.其结果表明在我国进行人工沿场散射(AFAS)通信具有很好的优势.     

一种新时域交替隐式差分算法在散射问题中的应用

提出一种新时域交替隐式有限差分(ADI-FDTD)算法格式. 传统ADI-FDTD算法的 场量步进方程涉及周围若干网格的较多场量，导致两个区域的步进方程处理较困难：一个是 邻近完全匹配层(PML)和散射场交界区，另一个是邻近连接边界区. 特别是后者，考虑入射 波影响需对场量所在区域判断，根据不同情况对原有方程进行修正，一维和二维散射问题 相对简单，可三维问题修正式有数十种之多而几乎无法完成. 本方法基于分裂场形式的ADI- FDTD技术，使得散射场区和PML吸收层区的表达形式完全一致，从而忽略两者差别.另 关键词： 时域交替隐式有限差分算法 电磁散射     

斜入射非线性电离层Langmuir扰动的电磁波传播特性

基于广义Zakharov模型,结合斜入射等离子体的时域有限差分(FDTD)方法与双流体力学方程,通过由二维麦克斯韦方程等价转换的一维麦克斯韦方程,与等离子体流体力学方程建立了一个电磁波以不同角度入射电离层传播的数值模型.分析推导出TE_z波在斜入射非线性电离层等离子体的支配方程,然后推导了适用于计算电离层电磁波传播特性的FDTD算法.通过仿真来证明该方法在较小倾角下,电磁波对电离层加热形成Langmuir扰动及其传播特性的准确性和有效性.结果表明,在小角度入射下,大功率高频电磁波在电离层等离子体中的O波反射点附近激发出了Langmuir波,同时波粒相互作用导致O波转换为Z波并向电离层更高区域传播.本文进一步研究了基于电离层等离子体的电磁波传播特性,为全面深入分析电离层Langmuir扰动对电离层电波传播特性影响奠定数值算法的基础.     

加权总场法在PSTD算法中的应用

伪谱时域(PSTD)方法可以处理电大尺寸目标电磁散射问题。本文介绍了一种能够把入射波有效引入PSTD计算区域的新方法——加权总场法。该方法通过引入类似于FDTD中连接边界的连接层，将计算区域划分为总场区、连接区和散射场区。为了总场区和散射场区的连续，在连接区引入窗函数．通过设置8—10层连接区就可以将入射波有效地引入到PSTD总场区。这样使入射波和目标分离，实现了复杂目标的单独建模，从而使PSTD便于模拟复杂目标的电磁散射。文中以高斯脉冲为入射波，通过二维情况下目标散射宽度的数值结果，验证了加权总场法应用于PSTD算法时的有效性和计算精度。     

电离层加热激发受激布里渊散射研究

研究了电离层加热激发受激布里渊散射效应.利用受激布里渊散射匹配条件, 结合国际地磁场参考模型, 模拟计算了离子声波(Ion Acoustic, IA)与静电离子回旋波(Electrostatic Ion Cyclotron, EIC)频率随地理纬度、加热频率、波束指向、电子温度等参数变化特性, 并以我国海南与美国高频主动极光研究项目(High Frequency Active Auroral Research Program, HAARP)为例, 研究IA与EIC频率随纬度的变化.模拟结果表明:随着纬度的增加, IA与EIC频率增大; 与IA频率相比, EIC频率随加热频率、波束指向及电子温度的变化相对较小; 随加热频率的增加高纬地区IA频率增大, 而低纬地区基本不变; 随加热波束指向从南到北变化, 海南IA频率单调下降, HAARP则为先上升后下降的形态, EIC具有相反的变化; 电子温度越高, IA与EIC频率越大.本文模拟结果可为我国将来开展同类实验提供参考.