【摘 要】
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实验、解析和数值计算是研究电磁效应的最主要的三种方法。其中数值计算是最新发展并且发展最快的方法,主要包括矩量法、时域有限差分、有限元、几何理论衍射法和物理光学法
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实验、解析和数值计算是研究电磁效应的最主要的三种方法。其中数值计算是最新发展并且发展最快的方法,主要包括矩量法、时域有限差分、有限元、几何理论衍射法和物理光学法。而时域有限差分方法(FDTD)是其中应用最广泛的一种方法。在射频天线中,试图将高密度等离子体(相当于1012/cm3)取代金属作为天线导向介质的想法最近几年受到研究者的极大关注。等离子体天线的性能取决于电磁波在等离子体中的传播。由于等离子体的色散特性随电磁波频率变化很快,用普通的解析方法很难得到准确的结果。随着计算性能的提高,应用FDTD计算等离子体与电磁波的相互作用成为一种可行、准确的方法。在研究中我们推导了等离子体与电磁波作用的柱位形FDTD递推公式;建立等离子体天线计算模型;计算了等离子体天线的输入阻抗、辐射方向图和辐射效率。计算结果表明与金属天线比较,等离子体天线具有宽频、动态重构等特性。FDTD方法在等离子体反射面天线和飞行器返航通讯时的黑障问题的研究中也有应用。我们计算了在不同等离子体密度、碰撞频率和密度下电磁波的反射和透射情况,为进一步的实验和应用做了理论指导。
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