等离子体涂覆目标散射特性的FDTD方法

摘要

本文研究了FDTD方法及其在等离子体涂覆目标的电磁散射特性计算中的应用。利用FDTD方法计算了各向同性非磁化和各向异性磁化等离子体涂覆目标的散射特性；分析了时变等离子体中的电波传播。主要工作如下：
　　 ⑴基于FDTD方法的基本原理，详细给出了电磁散射问题中FDTID方法的各种基本技术，包括差分迭代公式、Mur和UPML吸收边界条件、激励源、以及近-远场外推边界。
　　 ⑵详细描述了各向同性非磁化等离子体涂覆不同目标的散射特性，利用SO-FDTD方法计算了非磁化等离子体涂覆一维目标的反射系数和透射系数；利用Z变换FDTD方法研究了非磁化等离子体涂覆导体圆柱的电磁散射特性；讨论了JEC-FDTD方法分析非磁化等离子体涂覆三维简单目标的情况。
　　 ⑶采用Z变换FDTD方法研究了时谐波入射下均匀磁化等离子体涂覆金属圆柱和方柱的双站雷达散射截面，分析了等离子体涂层厚度、碰撞频率、回旋频率对目标RCS的影响；利用JEC-FDTD方法分析了高斯脉冲平面波入射下均匀磁化等离子体涂覆金属球和金属椭球的后向RCS。计算结果表明，选择合适的等离子体厚度、电子回旋频率、电子密度可以有效的减小目标的RCS。
　　 ⑷研究了电磁波在时变等离了体中的传播特性，分析了时变等离子体鞘套中的电子密度分布、传输特性、相频特性。利用JEC-FDTD方法研究了时变等离子体涂覆二维和三维目标的电磁散射特性，讨论了等离子体涂层厚度、碰撞频率、回旋频率、电子密度、弛豫时间对目标RCS的影响。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 等离子体基本概念

1.2 研究背景及意义

1.3 FDTD处理色散媒质研究进展

1.4 本文主要内容

第二章 时域有限差分方法(FDTD)基本原理

2.1 直角坐标系中FDTD方法

2.2 吸收边界条件

2.3 激励源

2.4 近-远场变换

2.5 本章小结

第三章 各向同性非磁化等离子体中的FDTD方法

3.1 非磁化等离子体涂覆一维目标

3.1.1 一维非磁化等离子体SO-FDTD算法

3.1.2 计算非磁化等离子体的反射和透射系数

3.1.3 传播矩阵法与SO-FDTD方法的对比

3.2 用Z变换方法分析二维非磁化等离子体目标

3.2.1 各向同性非磁化等离子体中的Z变换方法

3.2.2 数值计算结果

3.3 基于JEC-FDTD方法分析三维非磁化等离子体目标

3.3.1 三维非磁化等离子体媒质中波动方程及离散式

3.3.2 数值结果及分析

3.4 本章小结

第四章 电磁波在各向异性磁化等离子体中传播的FDTD方法

4.1 用Z变换的FDTD方法处理二维磁化等离子体目标

4.1.1 各向异性磁化等离子体中的Z变换方法

4.1.2 数值计算结果

4.2 基于JEC-FDTD方法分析三维磁化等离子体目标

4.2.1 各向异性磁化等离子体涂覆三维目标的JEC-FDTD方法

4.2.2 数值计算结果

4.3 本章小结

第五章 时变等离子体中的FDTD应用

5.1 电磁波在时变等离子体鞘套中的传播

5.1.1 时变等离子对电磁脉冲的响应

5.1.2 等离子体鞘套的反射、透射特性

5.1.3 等离子体相频特性

5.2 JEC-FDTD计算时变等离子体涂覆目标的电磁散射特性

5.2.1 二维时变非磁化等离子体涂覆目标的电磁散射特性

5.2.2 三维时变磁化等离子体涂覆目标的电磁散射特性

5.3 本章小结

结束语

致谢

参考文献

攻读硕士期间参加科研项目与发表论文情况