【摘 要】
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目前,时域有限差分法(FDTD)以其广泛的适用性和对复杂高频电磁系统的精确模拟倍受人们青睐.其中,表面阻抗技术是解决时域有限差分法中分析衔接面弱薄层电磁效应的一种手段.常
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目前,时域有限差分法(FDTD)以其广泛的适用性和对复杂高频电磁系统的精确模拟倍受人们青睐.其中,表面阻抗技术是解决时域有限差分法中分析衔接面弱薄层电磁效应的一种手段.常见的Leontovich近似阻抗边界条件原则上只适用于近垂直入射波的电磁响应问题,影响了表面阻抗时域有限差分法的应用范围.因此,寻找适用性更广泛的高阶阻抗边界条件是国内外学者倍受关注的课题.该问题的研究将有助于时域有限差分法在复杂形体和复杂介质的电磁场数值分析问题中的应用.该文首先对Yee氏网格进行电磁建模,给出时域有限差分法的差分格式,并考虑到表面阻抗时域有限差分计算的数值稳定性.其次,运用Taylor级数、泛困算子理论和矩阵分析的方法,推导出一般各向异性介质的二阶平面阻抗边界条件,使其对一般平面入射波的常见问题具有实用性.所得到的结果与Tretyakov用矢量传输线法得出的结果比较,相对误差小于0.1﹪,作为表面阻抗时域有限差分法数值误差的预估计.由于对平面问题的结论原则上可使用区域坐标法将其推广到曲面问题.于是,考虑到对曲面物体模拟的准确性,文中对表面阻抗推广到曲面阻抗做了初步尝试.然后,通过逆拉氏变换,把复频域阻抗表达式变换得到离散卷积和的形式—时域表面阻抗,以此给出TM波和TE波的FDTD差分格式.在计算邻近曲面边界处的网格时,为处理差分格式与曲面目标不一致的客观情况,文中采用摄动方法的加以解决.实例计算表明,在满足工程计算精度的条件下,计算量明显减少,计算速度明显提高.
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