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，近期文獻主要討論FDTD的深入發(fā)展和實際應(yīng)用，有關(guān)FDTD基本內(nèi)容均散見在一些早期文獻。具體、實際地研究電磁波的特性有著之分重要的意義。然而，由于實際環(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。對電磁場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E（或H）場分量周圍有四個H（或E）場分量環(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，并在時間軸上逐步推進地求解空間電磁場。同時，F(xiàn)DTD的隨時間推進可以方便地給出電磁場的實踐演化過程，在計算機上以偽色彩方式顯示，這種電磁場可視化結(jié)果清楚地顯示了物理過程，便于分析和設(shè)計?！⑸浜屠走_截面計算，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）的雷達微面（RCS），導(dǎo)彈導(dǎo)引頭的電磁波透入分布，人體對電磁波的吸收，地下物體散射等?！⒐鈱W(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，在時間和空間域中的離散取以下符號表示： 對關(guān)于時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離散中電場和磁場各節(jié)點的空間排布如圖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地求得以后各個時刻空間電磁場的分布。設(shè)觀察點為的節(jié)點，即，以及時刻， 這樣做是為了在離散式中只出現(xiàn)表2—1所示的各個場分量節(jié)點。以上（2—2—3）、（2—2—6）式和（2—2—7）式為FDTD中電場的時間推進計算公式。在計算中常常采用Yee元胞為立方體，即等間隔離散 （2—2—14）并記 （2—2—15）這時，（2—2—3）式又可寫為 （2—2—16）其中 （2—2—17） (2—2—18) 電場的其余二式（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）式對應(yīng)。 直角坐標(biāo)系中的FDTD：一維情況對于二維問題，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時電場和磁場傳播圖形 8ns時電場和磁場傳播圖形 12ns時電場和磁場傳播圖形~，電場和磁場的傳播圖像并無明顯變化，總體仍然是呈衰減的趨勢。結(jié)果表明，在對一維耗散介質(zhì)的仿真中，電磁波是衰減的。羅寧 大氣波導(dǎo)對電磁波陷獲傳播影響的數(shù)值模擬和試驗驗證 2007(23)【5】Donohue D J。Strauch R G Radar obs
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