fdtd方法模擬一維電磁波傳播-wenkub
2023-04-22 05:43:14 本頁面
【正文】 AbstractFDTD Yee yuan for the algorithm is based on space electromagnetic field discrete element, will curl maxwell39。但是，近期文獻(xiàn)主要討論FDTD的深入發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用，有關(guān)FDTD基本內(nèi)容均散見在一些早期文獻(xiàn)。具體、實(shí)際地研究電磁波的特性有著之分重要的意義。然而，由于實(shí)際環(huán)境的復(fù)雜性，往往需要通過數(shù)值解得到具體環(huán)境下的電磁波特此那個(gè)。對(duì)電磁場(chǎng)E、H分量在空間和事件上采取交替抽樣的離散方式，每一個(gè)E（或H）場(chǎng)分量周圍有四個(gè)H（或E）場(chǎng)分量環(huán)繞，應(yīng)用這種離散方式將含事件變量的麥克斯韋旋度方程轉(zhuǎn)化為一組差分方程，并在時(shí)間軸上逐步推進(jìn)地求解空間電磁場(chǎng)。同時(shí)，F(xiàn)DTD的隨時(shí)間推進(jìn)可以方便地給出電磁場(chǎng)的實(shí)踐演化過程，在計(jì)算機(jī)上以偽色彩方式顯示，這種電磁場(chǎng)可視化結(jié)果清楚地顯示了物理過程，便于分析和設(shè)計(jì)?！⑸浜屠走_(dá)截面計(jì)算，例如導(dǎo)體、介質(zhì)物體和具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)及形狀物體（導(dǎo)彈，飛機(jī)）的雷達(dá)微面（RCS），導(dǎo)彈導(dǎo)引頭的電磁波透入分布，人體對(duì)電磁波的吸收，地下物體散射等。——微光學(xué)元器件中光的傳播和顏射特性。本章首先給出麥克斯韋旋度方程及其在直角坐標(biāo)系中的FDTD離散形式，由三維情況到一維情況，即一維電磁波傳播的理論基礎(chǔ)。令代表或直角坐標(biāo)系中某一分量，在時(shí)間和空間域中的離散取以下符號(hào)表示： 對(duì)關(guān)于時(shí)間和空間的一階偏導(dǎo)數(shù)取中心差分近似，即 (2—1—7)）在FDTD離散中電場(chǎng)和磁場(chǎng)各節(jié)點(diǎn)的空間排布如圖2—1—1所示，這就是著名的Yee元胞。因而，有給定相應(yīng)電磁問題的初始值及邊界條件，利用FDTD方法就可以逐步推進(jìn)地求得以后各個(gè)時(shí)刻空間電磁場(chǎng)的分布。設(shè)觀察點(diǎn)為的節(jié)點(diǎn)，即，以及時(shí)刻， 這樣做是為了在離散式中只出現(xiàn)表2—1所示的各個(gè)場(chǎng)分量節(jié)點(diǎn)。以上（2—2—3）、（2—2—6）式和（2—2—7）式為FDTD中電場(chǎng)的時(shí)間推進(jìn)計(jì)算公式。在計(jì)算中常常采用Yee元胞為立方體，即等間隔離散 （2—2—14）并記 （2—2—15）這時(shí)，（2—2—3）式又可寫為 （2—2—16）其中 （2—2—17） (2—2—18) 電場(chǎng)的其余二式（2—2—6）和（2—2—7）式分別為 (2—2—19) （2—2—20） 以上諸式中的取值與（2—2—3）、（2—2—6）式和（2—2—7）式對(duì)應(yīng)。 直角坐標(biāo)系中的FDTD：一維情況對(duì)于二維問題，設(shè)所有物理量均與坐標(biāo)無關(guān)，即；而在一維情況下，設(shè)TEM被沿方向傳播，介質(zhì)參數(shù)和場(chǎng)量均與無關(guān)，及，于是麥克斯韋方程為 （2—3—1） （2—3—2） 一維情況E、H分量空間節(jié)點(diǎn)取樣如圖2—4—1所示?，F(xiàn)取導(dǎo)磁率導(dǎo)，其他參數(shù)均不改變，則可得到以下波形圖： 4ns時(shí)電場(chǎng)和磁場(chǎng)傳播圖形 8ns時(shí)電場(chǎng)和磁場(chǎng)傳播圖形 12ns時(shí)電場(chǎng)和磁場(chǎng)傳播圖形~，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的傳播圖像并無明顯變化，總體仍然是呈衰減的趨勢(shì)。結(jié)果表明，在對(duì)一維耗散介質(zhì)的仿真中，電磁波是衰減的。羅寧 大氣波導(dǎo)對(duì)電磁波陷獲傳播影響的數(shù)值模擬和試驗(yàn)驗(yàn)證 2007(23)【5】Donohue D J。Strauch R G Radar obs
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