各向異性介質涂敷目標的電磁波散射分析與計算方法研究.pdf

1、西安電子科技大學博士學位論文各向異性介質涂敷目標的電磁波散射分析與計算方法研究姓名：鄭宏興申請學位級別：博士專業(yè)：電磁場與微波技術指導教師：葛德彪20020401Ⅱ西安電子科技大學博士論文分析了二維各向異性介質目標的散射，分別用解析方法和FDTD方法計算了橫各向異性介質柱的RCS。采用廣義的平面波展開方法，求解了二維情況下，一般(非對稱)橫各向異性介質圓柱的空間場分布，給出了雷達散射截面的計算表達式。推導了一般橫各向異性介質(有耗、非對

2、稱)的二維FDTD離教表達式，討論了總場——散射場連接邊界的特殊處理方法。對于時諧場情形時，研究復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)吸收邊界對無限長介質方柱等二維目標進行了計算；分別用FDTD和FDFD方法對部分涂層機翼目標的雙站RCS進行了計算；最后用FDTD方法計算了這種目標的后向RCS。雙各向異性(Bi—Anisotropy)有耗介質代表了介質參數(shù)的一般情形，用FDTD方法解決這

3、類電磁學問題是本文的一個嘗試。本文從Maxwell旋度方程和雙各向異性介質的本構關系出發(fā)，構造了一般介質參數(shù)(雙各向異性、有耗、的Maxwet[方程組，這種形式代表了幾種常見的介質參數(shù)情形，即無耗和有耗、各向同性和各向異性：雙各向同性和雙各向異性等。應用Yee算法對其進行時域有限差分離散，這樣的表達式具有通用性，其程序代碼可以適合上述介質參數(shù)的FDTD運算。場量之間的耦合關系用空間鄰近格點的場值平均加以解決，對通常的各向同性復雜目標、單

4、軸各向異性介質目標進行計算，驗證了程序的可靠性。最后對表面各向異性介質涂層目標進行計算，還計算了雙各向同性介質球的RCS。本文最后討論了入射波設置時的誤差、吸收邊界的效果和減少內存需求的算法。為了克服“插值和投影”帶來的入射波設置誤差，我們采用了在每一個FDTD時間步內增加入射波采樣次數(shù)的算法，減小了入射波的設置誤差，相對提高了頻率分辨率。分析了PML吸收邊界條件的原理，計算了反射誤差。對于各向異性介質，由于計算時，需要存儲前兩個時問步