本文選題：色散介質(zhì)　切入點(diǎn)：時(shí)域有限差分方法　出處：《延安大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：基于自然界中色散介質(zhì)的普遍存在性,以及色散介質(zhì)電波傳播問(wèn)題在雷達(dá)目標(biāo)散射、生物醫(yī)學(xué)診療、電磁探測(cè)及光學(xué)元件檢測(cè)等領(lǐng)域的重要性,本文針對(duì)色散介質(zhì)時(shí)域有限差分(Finite Difference Time Domain,FDTD)方法進(jìn)行了深入研究,并將其應(yīng)用于色散介質(zhì)相關(guān)電磁問(wèn)題分析,所做的工作主要包括以下幾方面:1、借鑒數(shù)字信號(hào)處理中信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域關(guān)系,討論了色散介質(zhì)的通用半解析遞歸卷積(Semi-Analytical Recursive Convolution,SARC)FDTD方法,并推導(dǎo)了基于SARC算法的色散介質(zhì)UPML吸收邊界條件更新公式,最后通過(guò)電偶極子源的輻射驗(yàn)證了UPML吸收邊界好的吸收效果,通過(guò)常見色散介質(zhì)板反射系數(shù)和介質(zhì)球雷達(dá)散射截面的計(jì)算驗(yàn)證了SARC-FDTD方法的正確性和通用性。2、將色散介質(zhì)SARC算法應(yīng)用到金屬光學(xué)特性分析。對(duì)可見光和紅外光波段金屬常用的色散介質(zhì)模型進(jìn)行總結(jié),并給出極化率函數(shù)的統(tǒng)一表達(dá)式,針對(duì)該表達(dá)式推導(dǎo)了適用于金屬光學(xué)特性分析的通用改進(jìn)SARC-FDTD方法,最后應(yīng)用該方法計(jì)算了不同色散模型金屬鋁板反射系數(shù)。3、將色散介質(zhì)SARC算法應(yīng)用到分層色散介質(zhì)FDTD分析。從二維Maxwell旋度方程出發(fā),討論了TE、TM兩種模式下斜入射平面波引入的色散介質(zhì)通用SARC-FDTD修正方法,并推導(dǎo)了基于SARC-FDTD方法的分層色散介質(zhì)UPML吸收邊界條件的更新公式,進(jìn)而結(jié)合理論解研究了通用SARC-FDTD修正方法的斜入射角度適用范圍,最后將SARC-FDTD修正方法用于腫瘤組織電磁特性的分析。
[Abstract]:Due to the prevalence of dispersive media in nature, and the importance of dispersive dielectric wave propagation in the fields of radar target scattering, biomedical diagnosis, electromagnetic detection and optical element detection, etc.In this paper, the finite Difference Time FDTD method for dispersive media is studied and applied to the analysis of electromagnetic problems related to dispersive media.The work done mainly includes the following aspects: 1. Referring to the time-domain relationship between the signal and the system in digital signal processing, the general semi-analytical recursive convolution Recursive solution SARCU FDTD method for dispersive media is discussed.The updating formula of UPML absorbing boundary conditions in dispersive media based on SARC algorithm is derived. Finally, the good absorption effect of UPML absorbing boundary is verified by the radiation of electric dipole source.The correctness and generality of the SARC-FDTD method is verified by the calculation of the reflection coefficient of the dispersive dielectric plate and the radar cross section of the dielectric sphere. The dispersion dielectric SARC algorithm is applied to the analysis of the optical properties of metals.In this paper, the dispersion media models of metals in visible and infrared light bands are summarized, and the unified expression of polarizability function is given. A general improved SARC-FDTD method for the analysis of metal optical properties is derived.Finally, the reflection coefficient of aluminum plate with different dispersion models is calculated by using this method, and the dispersion medium SARC algorithm is applied to the FDTD analysis of layered dispersion medium.Based on the two-dimensional Maxwell curl equation, the general SARC-FDTD correction method for dispersive media introduced by oblique incident plane waves in two modes is discussed, and the updating formula of UPML absorbing boundary conditions for layered dispersive media based on SARC-FDTD method is derived.Then the application range of the oblique incidence angle of the general SARC-FDTD correction method is studied with the theoretical solution. Finally, the SARC-FDTD correction method is applied to the analysis of the electromagnetic characteristics of tumor tissue.
【學(xué)位授予單位】：延安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN011

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本文編號(hào)：1695495