时域混合算法在电磁散射问题中的应用

摘要

本文给出了细导线问题时域积分方程(TDIE)详细的公式推导过程。从有源Maxwell方程出发，在细导线近似的基础上，导出任意弯曲细导线电磁响应的微分-积分方程。以螺旋天线及圆锥螺旋天线为例，讨论了入射波在两种极化情况下，天线参数改变对螺旋天线瞬态响应的影响。
　　 给出了一种将时域积分方程(TDIE)方法和时域有限差分(FDTD)方法相结合计算分层有耗半空间上方导线瞬态电磁响应的新方法。其中，一维FDTD方法用于计算入射电磁波经分层半空间反射的时域波形。TDIE用于求解细导线在加入两个激励源(直接入射电磁波和经分层半空间反射的电磁波)时的瞬态响应。相关计算理论和数值模拟结果说明了本文方法是一种解决了分层有耗介质上方水平放置导线瞬态响应的高效解决方案。
　　 进一步，利用一维修正FDTD方法用于计算斜入射下电磁波经分层半空间反射的时域波形。TDIE用于求解细导线在加入两个激励源(直接入射电磁波和经分层半空间反射的电磁波)时的瞬态响应。在斜入射情况下，能高效的计算分层介质上方细导线的瞬态响应。
　　 将TDIPO方法与TDEEC方法结合起来，研究了复合目标的瞬态散射特性。首先简单介绍了精确建模技术得到三维半掩埋理想导体与二维粗糙面之上的几何模型，并获得面片剖分数据。然后给出了TDIPO/EEC混合方法的理论推导过程，最后给出电磁波在不同角度入射时，复合目标瞬态散射的算例，算例和纯TDPO法进行了比较，充分验证了本文混合算法的精确性和高效性。