電磁隱身的基本數(shù)學(xué)理論工具是變換光學(xué).在設(shè)計(jì)各種隱身裝置時(shí),最常用的數(shù)值模擬方法是時(shí)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(jìn)行的,只側(cè)重于單頻問(wèn)題,對(duì)色散的影響沒(méi)有深入的研究.因此,建立可靠的時(shí)域隱身數(shù)學(xué)模型,研究多頻問(wèn)題以及色散性能,在模擬和構(gòu)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(shí)域模型與FDTD算法,TFSF的加波方式以及UPML吸收邊界條件的設(shè)置,基于Poynting矢量,通過(guò)復(fù)化梯形公式,定義了散射能量強(qiáng)度,定量地研究了時(shí)域電磁波通過(guò)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(duì)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(yīng)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(shí)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(qiáng)度.
【學(xué)位單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O441
【部分圖文】：

0為應(yīng)用時(shí)間移動(dòng)技術(shù)時(shí)的時(shí)間移動(dòng)值, 圖2.1給出了高斯波的時(shí)域和頻域波形.圖 2.1: 高斯波的時(shí)域和頻域波形由于計(jì)算存儲(chǔ)空間是有限的, 時(shí)域差分問(wèn)題的空間也是有限的, 而散射問(wèn)題需要模擬開(kāi)放的空間邊界, 使得電磁波連續(xù)地傳播越過(guò)計(jì)算空間, 避免引起數(shù)值反射.6

為散射磁場(chǎng). FDTD 模擬中引入波源的一種常用的方法為, 總場(chǎng)/散射場(chǎng)分離(TF/SF) 技術(shù) [14, 19, 20]. 總場(chǎng)/散射場(chǎng)分離即由連接邊界把計(jì)算區(qū)域分成兩個(gè)部分, 即總場(chǎng)區(qū)和散射場(chǎng)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(chǎng)區(qū)和散射場(chǎng)區(qū)的劃分入射波為平面波時(shí)采用一維時(shí)域有限差分隨著時(shí)間的推進(jìn), 由插值技術(shù)和空間矢量投影, 計(jì)算得到連接邊界上的入射場(chǎng)值, 在總場(chǎng)區(qū)引進(jìn)入射波, 這樣, 可以減小9

2inc. 由圖2.3, 二維的點(diǎn) (i,j) 和一維的 d由一次函數(shù)相關(guān)知識(shí)可表示為:d = (i i0) cos + (j j0) sin , (2.3.15)二維的點(diǎn)在一維向量上要找到對(duì)應(yīng)的場(chǎng)點(diǎn)值, 因?yàn)橐痪S入射波對(duì)應(yīng)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(jiàn), 我們用記號(hào) IFIX(d) 表示實(shí)數(shù) d 的整數(shù)部分 [19]. 我們可以得到在 d 處的電場(chǎng)值:d′= d IF IX(d)

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