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手征介质中的电磁场交互作用已经被人们研究许多年了,手征介质<[4]>已经被应用于许多方面,其中包括天线、天线屏蔽器、微带线的介质基片以及手征波导等。手征介质能够对右旋和左旋圆极化波产生一定比率的衰减效果,不像电介质或者金属圆柱,手征散射体将能够同时产生同极化和交叉极化的散射场,这样裹有手征介质的物体将可以降低目标的雷达散射截面。
近来在许多文章<[1][2]>中,人们利用FDTD方法研究了电磁波在手征介质中的传播特性。然而他们的研究大都是通过把手征介质内的电磁场问题看成是两个相互关联的各向同性介质内电磁场问题的叠加,把介质中的电场和磁场分量分开求解,进而构成手征介质的FDTD算法。这种方法不能够解决三维手征电磁问题,他们只有通过对一维手征介质问题的求解来验证其算法的正确性。而在文章[3]中,提出了一种新的可以解决手征介质中色散介电常数、磁导率和手征参数的FDTD算法。这种算法不同于前面提到FDTD算法<[1][2]>,它是利用Z变换直接把手征介质的本构方程和Maxwell方程组相联系构造出手征介质的FDTD算法。
通过Z变换,本文将时域有限差分法推广应用于研究手征介质,其中包括双各向同性手征介质和手征磁化等离子体的三维电磁散射问题,推导并建立起数值求解手征介质问题的时域基本方程。在文章中分别对双各向同性手征介质和手征磁化等离子体块和球的RCS问题进行了分析,并计算研究了在不同情形下平面电磁波入射时,手征介质块和手征介质球的同极化雷达散射截面和交叉极化雷达散射截面的变化。利用本文提供的算法公式,使得利用FDTD法研究具有色散参数的手征介质的三维电磁特性成为可能。