電磁隱身的基本數(shù)學理論工具是變換光學.在設計各種隱身裝置時,最常用的數(shù)值模擬方法是時域有限差分(FDTD)方法.到目前為止,大部分的電磁隱身理論都是在頻域上進行的,只側重于單頻問題,對色散的影響沒有深入的研究.因此,建立可靠的時域隱身數(shù)學模型,研究多頻問題以及色散性能,在模擬和構建隱身裝置中起著非常重要的作用.在本文中,介紹了電磁隱身時域模型與FDTD算法,TFSF的加波方式以及UPML吸收邊界條件的設置,基于Poynting矢量,通過復化梯形公式,定義了散射能量強度,定量地研究了時域電磁波通過完美隱身材料,分層完美隱身材料,非磁性隱身材料,分層非磁性隱身材料的隱身效果,得到了四種隱身材料的有效工作頻段,對比了不同入射角度下,四種隱身材料的隱身性能,討論了在有效工作頻段下,制造相應分層隱身裝置的合理層數(shù).據(jù)我們所知,這是第一次使用時域方法定量研究電磁隱身材料的有效工作頻段和散射能量強度.
【學位單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：O441
【部分圖文】：

0為應用時間移動技術時的時間移動值, 圖2.1給出了高斯波的時域和頻域波形.圖 2.1: 高斯波的時域和頻域波形由于計算存儲空間是有限的, 時域差分問題的空間也是有限的, 而散射問題需要模擬開放的空間邊界, 使得電磁波連續(xù)地傳播越過計算空間, 避免引起數(shù)值反射.6

為散射磁場. FDTD 模擬中引入波源的一種常用的方法為, 總場/散射場分離(TF/SF) 技術 [14, 19, 20]. 總場/散射場分離即由連接邊界把計算區(qū)域分成兩個部分, 即總場區(qū)和散射場區(qū), 如圖2.2 所示. 并利用等效原理在連接邊界上根據(jù)連接邊界條件, 從而引入入射波.圖 2.2: 總場區(qū)和散射場區(qū)的劃分入射波為平面波時采用一維時域有限差分隨著時間的推進, 由插值技術和空間矢量投影, 計算得到連接邊界上的入射場值, 在總場區(qū)引進入射波, 這樣, 可以減小9

2inc. 由圖2.3, 二維的點 (i,j) 和一維的 d由一次函數(shù)相關知識可表示為:d = (i i0) cos + (j j0) sin , (2.3.15)二維的點在一維向量上要找到對應的場點值, 因為一維入射波對應的位置 d 有可能為小數(shù), 因此, 要用到線性插值. 為了方便起見, 我們用記號 IFIX(d) 表示實數(shù) d 的整數(shù)部分 [19]. 我們可以得到在 d 處的電場值:d′= d IF IX(d)

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本文編號：2814151