基于FDTD方法的超寬帶電磁場(chǎng)數(shù)值模擬.pdf

1、超寬帶信號(hào)是就信號(hào)的相對(duì)帶寬而言，當(dāng)信號(hào)的帶寬與中心頻率之比大于25％時(shí)稱為超寬帶信號(hào)。超寬帶電磁波因其頻帶寬、分辨率高、回波信號(hào)能攜帶被測(cè)目標(biāo)豐富的特征信息等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于目標(biāo)探測(cè)和成像領(lǐng)域。本文利用時(shí)域有限差分方法對(duì)室內(nèi)環(huán)境下電磁波傳播特性進(jìn)行了數(shù)值模擬。分別仿真驗(yàn)證了二維，三維情況下FDTD方法的有效性，分析了超寬帶脈沖源的性質(zhì)以及傳播特性。
　　本文所做的工作就是基于電磁波的基本理論:首先介紹了FDTD格式以及各分量節(jié)

2、點(diǎn)的取法。然后介紹了FDTD方法的數(shù)值穩(wěn)定性和數(shù)值色散問(wèn)題:包括時(shí)間間隔的穩(wěn)定性要求以及Courant穩(wěn)定性條件--即空間步長(zhǎng)和時(shí)間間隔之間所需滿足的關(guān)系。此外，還介紹了時(shí)域有限差分方法的邊界條件:先從波動(dòng)方程角度介紹了FDTD的吸收邊界條件，由此引出了Mur的一階、二階條件;然后又介紹了一種吸收效果較好的完全匹配層(PML)吸收邊界條件。通過(guò)分析FDTD的基本算法和將其應(yīng)用于超寬帶電磁脈沖信號(hào)的仿真研究需特殊處理的一些方面，建立超寬帶

3、電磁脈沖信號(hào)傳播的FDTD二維及三維算法。分析超寬帶電磁脈沖在空氣中的能量衰減特性。以FDTD方法理論為基礎(chǔ)，制定程序流程，利用MATLAB7.0軟件編程實(shí)現(xiàn)。分別以自由空間中高斯脈沖源問(wèn)題和電偶極子輻射問(wèn)題為例對(duì)程序進(jìn)行了校驗(yàn)，數(shù)值模擬結(jié)果與解析結(jié)果能很好地符合，證實(shí)了所編寫程序的有效性和正確性。分析了超寬帶電磁脈沖在空氣中及在室內(nèi)環(huán)境下與物體作用的傳播特性。同時(shí)數(shù)值模擬分析比較了PML層FDTD仿真中的作用。最后數(shù)值模擬分析了超寬帶