fdtd方法在色散介质中的应用

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1、西安电子科技大学硕士学位论文FDTD方法在色散介质中的应用姓名：吴跃丽申请学位级别：硕士专业：无线电物理指导教师：葛德彪20021201摘要一色散介质的介电系数是频率的函数，在时域成为卷积关系，这就为直接应用FDTD方法计算色散介质的散射和传播问题带来困难。本文主要用两种方法处理色散介质的本构关系。一种方法是用z变换导出FDTD中西与豆的关系：另一种方法是把相对介电系数写成以徊为自变量的有理分式函数，根据，∞=纠研，过渡到时域，再引入离散时域移位算子代替时间微分算子来处理有理分式函数形式的介电系数，进而导出FDTD中西与豆的关系。实现了算法编程，验证了这两利·方

2、法的正确性，具体给出一维电离层传播和散射的算例。用两种方法分别计算了等离子体平板的反射和透射系数和等离子体覆盖的导体圆柱远场散射。并且把这两种方法作了比较。最后将散射传递函数概念结合FDTD方法分析核电脉冲在电离层中的传播和散射。关键词：FDTDZ变换有理分式移位算子色散介质摘要一Abs仃actTheanalysisofelectromagneticscatteringandpropagationfordispersivemediaiscomplicatedintimedomain，becausedielectricpropertiesisfrequency—d

3、ependentindispersivemedia．InthispaperweusetwomethodstotreattherelationbetweenDand豆indispersivemedia．OneistheZtransformmethod．Theotherisashiftoperatormethod．Thecomplexpermittivityofgeneraldispersivemediamaybedescribedbyrationalfractionasarationalpolynomialinjco．TheoperatorZfisdefineda

4、sashiftoperator．TherelationbetweenDandEisderivedintimedomain．WhileuseofZtransformtheoryandtheshiftoperatormethodtotreattherelationbetweenDandEindispersivemedia，FDTDmethodiscapableofcorrectlycalculatingelectromagneticscatteringandpropagationformediawhosedielectricpropertiesarefrequenc

5、y-dependent．WeapplyFDTDandtherelationbetweenDandEtoanalyzethepropagationofalinearfrequencymodulationradarsignalthroughtheionosphereandtocalculatescatteringforelectromagneticwaveincidentonperfectlyconductingcylindercoatedwithplasma．Ourcomputedresultsarecomparedwiththedataobtainedbyoth

6、ermethods．Finally，Weapplyscatteringtransferfunction(STF)andFDTDtocalculateofpropagationofadouble-exponentialpulsethroughtheionosphere．KeyWords：FDTDZtransformRationalFractionShiftOperatorDispersiveMedia创新性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或

7、撰写过的研究成果：也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：娶谬丢t翻本人签名：天莎犬‘j’d关于论文使用授权的说明日期：垫兰二!圣二蛰本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文：学校可

8、以公布论文的全部或部分内