1、時(shí)域有限差分(FDTD)方法作為一種被廣泛應(yīng)用的數(shù)值計(jì)算方法，由于能夠獲得任意時(shí)刻電磁場分量在空間各個(gè)位置處的數(shù)值，而且對目標(biāo)幾何形狀、本構(gòu)參數(shù)和激勵(lì)源等沒有特定地限制，因而可以有效分析各種復(fù)雜介質(zhì)目標(biāo)的電磁波傳播及散射等問題。當(dāng)我們利用常規(guī)FDTD方法分析薄涂層覆蓋大尺寸目標(biāo)的電磁問題時(shí)，不僅目標(biāo)復(fù)雜的形體結(jié)構(gòu)會增加計(jì)算的難度，而且薄涂層的厚度也會對數(shù)值計(jì)算產(chǎn)生明顯的限制作用。表面阻抗邊界條件(SIBC)的引入使我們可以將目標(biāo)直接從計(jì)

2、算區(qū)域中移除，從而避開研究其內(nèi)部復(fù)雜的電磁問題，只需要在材料體外部進(jìn)行常規(guī)的粗網(wǎng)格剖分，很大程度上節(jié)省了內(nèi)存需求和計(jì)算時(shí)間。
　　本文基于并置節(jié)點(diǎn)一階表面阻抗邊界條件，分別對有耗介質(zhì)和非磁化等離子體薄涂層涂覆導(dǎo)體目標(biāo)的時(shí)域有限差分模型展開系統(tǒng)深入地研究;同時(shí)對三維多粒子等離子體的電磁散射特性以及對截?cái)嗳S各向異性介質(zhì)的近似完全匹配層(NPML)吸收邊界條件進(jìn)行了相關(guān)研究。所開展的工作及取得的創(chuàng)新性結(jié)果如下:
　　提出了一維情

3、況下垂直極化(TE)和平行極化(TM)電磁波斜入射有耗介質(zhì)薄層涂覆導(dǎo)體目標(biāo)的并置節(jié)點(diǎn)SIBCs-FDTD方法。通過利用并置節(jié)點(diǎn)原理，有效實(shí)現(xiàn)了涂覆導(dǎo)體界面上的切向電場分量和切向磁場分量在相同節(jié)點(diǎn)處的并置排列結(jié)構(gòu)。數(shù)值結(jié)果表明該方法與常規(guī)的利用界面外半個(gè)網(wǎng)格距離處和半個(gè)時(shí)間步之差的磁場分量近似等于界面上的切向磁場分量的SIBCs-FDTD方法相比，有效提高了的穩(wěn)定性和計(jì)算精度。
　　將并置節(jié)點(diǎn)SIBCs-FDTD方法推廣應(yīng)用于非磁化

4、等離子體涂覆三維金屬立方體的模型。通過對表面阻抗公式中的正切函數(shù)進(jìn)行連續(xù)有理近似，并運(yùn)用拉普拉斯逆變換，將表面阻抗在頻域中的表達(dá)式變換到時(shí)域;利用分段線性遞歸卷積(PLRC)方法有效解決了公式中的卷積，然后將時(shí)域表達(dá)式進(jìn)行差分離散，推導(dǎo)出相應(yīng)的三維并置節(jié)點(diǎn)SIBCs-FDTD迭代公式。數(shù)值驗(yàn)證了一維情況下非磁化等離子體涂覆導(dǎo)體目標(biāo)對斜入射平行極化和垂直極化電磁波的反射，對反射系數(shù)的大小和相位進(jìn)行了誤差分析，并驗(yàn)證了該算法的收斂性。最后數(shù)

5、值模擬了非磁化等離子體涂覆金屬立方體的后向雷達(dá)散射截面(RCS)。該算法有效解決了常規(guī)FDTD方法在處理等離子體這種復(fù)雜介質(zhì)薄涂層時(shí)因網(wǎng)格剖分過細(xì)而導(dǎo)致計(jì)算所需內(nèi)存和時(shí)間急劇增大的問題。
　　運(yùn)用電流密度拉普拉斯變換時(shí)域有限差分(CDLT-FDTD)方法研究了三維多粒子等離子體的電磁散射特性。在驗(yàn)證算法正確性的基礎(chǔ)之上，初步分析了等離子體中電子、正離子、負(fù)離子三種粒子對等離子體球后向RCS的影響。
　　基于近似完全匹配層(N

6、PML)原理，提出了一種截?cái)嗳S各向異性介質(zhì)的時(shí)域有限差分(FDTD)吸收邊界條件(ABC)。通過運(yùn)用NPML理論中復(fù)坐標(biāo)拉伸方法，并結(jié)合空間插值方法推導(dǎo)出具體的吸收邊界條件公式。相關(guān)公式由于具有易于在FDTD方法中實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，并且由于不需要引入額外的中間變量，運(yùn)用NPML吸收邊界條件能夠較大程度降低編程的復(fù)雜度。利用該吸收邊界計(jì)算了電偶極子的輻射場以及對應(yīng)的反射系數(shù)，并通過與參考解對比驗(yàn)證了算法的正確性。同時(shí)數(shù)值模擬了時(shí)諧場的相位分布