從21世紀(jì)以來(lái),我國(guó)的航空航天技術(shù)取得了飛速的發(fā)展,各大軍事強(qiáng)國(guó)也加強(qiáng)了太空軍事化。為了爭(zhēng)奪太空資源,各大軍事強(qiáng)國(guó)加大對(duì)太空武器的研發(fā),其中電磁脈沖（EMP）武器作為電子戰(zhàn)中重要的定向能武器之一,由于具有頻帶帶寬較寬、作用范圍廣和損傷能力強(qiáng)等特點(diǎn),使得各國(guó)政府不得不著重加強(qiáng)衛(wèi)星等電子電氣設(shè)備對(duì)電磁脈沖的防護(hù)工作。太陽(yáng)能電池板是衛(wèi)星重要的供電系統(tǒng),給航空航天設(shè)備提供了持續(xù)穩(wěn)定的電能。作為全波時(shí)域算法的時(shí)域有限差分法（FDTD）,以其易于實(shí)現(xiàn)、天然并行等優(yōu)點(diǎn),廣泛的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中。然而由于傳統(tǒng)時(shí)域有限差分法自身存在的缺陷,導(dǎo)致其計(jì)算的數(shù)值結(jié)果精度不足。為了解決這一難題,在高階FDTD算法的基礎(chǔ)上,本文改進(jìn)了時(shí)諧場(chǎng)的近-遠(yuǎn)場(chǎng)外推技術(shù),提高了該算法的計(jì)算精度。本文采用高階FDTD算法,從不同方面分析了高功率電磁脈沖對(duì)太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的影響,并給出了對(duì)高功率電磁脈沖防護(hù)的一些可行性建議。首先,本文對(duì)傳統(tǒng)FDTD算法的迭代方程進(jìn)行了推導(dǎo),并詳細(xì)推導(dǎo)了完全匹配層（PML）中的電磁場(chǎng)分量的計(jì)算公式。采用pade近似,改進(jìn)了PML介質(zhì)層中的超越函數(shù),統(tǒng)一了整個(gè)計(jì)算區(qū)域的迭代公式,簡(jiǎn)化了編程計(jì)算。其次,研... 

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【文章頁(yè)數(shù)】：98 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

電磁脈沖武器

(2-6)電磁場(chǎng)分量在三維直角坐標(biāo)系中的 Yee 元胞的排布形式如圖 2.1 所示。圖 2.1 FDTD 離散中的 Yee 元胞由上圖 2.1 可知，在 Yee 元胞中電磁場(chǎng)分量交叉抽樣放置。每一個(gè)電場(chǎng) E(磁場(chǎng) H)均有四個(gè)磁場(chǎng)H(電場(chǎng)E)圍繞,而且在空間中電場(chǎng)E和磁場(chǎng)H相差半個(gè)離散空間網(wǎng)格步長(zhǎng)。這種空間排布方式非常適合 Maxwell 方程組的差分計(jì)算，能充分展示出電磁場(chǎng)的傳播特性。上述便是著名的蛙跳抽樣方法。Yee 元胞中的電磁場(chǎng)各抽樣節(jié)點(diǎn)隨著時(shí)間步進(jìn)的更新而逐漸更新，從而可逐步求得各時(shí)刻空間電磁場(chǎng)的分布。將式(2-6)代入到麥克斯韋方程組(2-3)和(2-4)中，整理可得到在直角坐標(biāo)系中的FDTD 三維公式：

一維自由空間電磁波隨時(shí)間變化圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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