等离子体电磁散射特性的研究

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1、摘要时域有限差分(FDTD)方法在处理许多电磁问题如辐射、散射、电磁兼容等都具有很大的灵活性。相比较于其它数值计算方法，它更擅长于分析具有复杂外形和介质结构物体的电磁问题。本文基于FDTD方法分析了等离子体的电磁散射问题，并得出了相关结论。用FDTD模拟了波的产生和传播，电磁波入射介质时的一维电磁散射情形，证明了FDTD方法的正确性以及FDTD在研究电磁波传播和散射过程的直观性。讨论了在FDTD编程时用投影法加源存在的一些问题，对正弦波入射和脉冲波入射作了详细地研究，表明正弦波入射稳态时入射波的泄漏要

2、比非稳态时的少；正弦波波长、脉冲宽度所能划分的网格数越多，泄漏就越少。用移位算子法研究了均匀非磁化等离子体的电磁散射特性。分析了等离子体频率、碰撞频率、入射电磁波频率的变化对等离子体反射系数、透射系数的影响；分析了等离子体对电磁波的衰减指数，电磁波在等离子体中传播的透入深度，以及等离子体碰撞频率、入射电磁波频率的变化对等离子体衰减指数的影响。用辅助差分法研究了均匀磁化等离子体的电磁散射特性，分析了等离子体频率、碰撞频率、电子回旋频率(外磁场)的变化对磁化等离子体前向RCS、后向RCS的影响；研究了磁化

3、等离子体覆盖无限大金属平板时的电磁散射特性，分析了等离子体频率、碰撞频率、电子回旋频率(外磁场)的变化对复合目标后向RCS的影响，以及磁化等离子体电子密度(频率)分布不均匀时复合目标后向RCS的变化。研究了均匀非磁化等离子体覆盖无限大金属平板时的电磁散射特性，分析了等离子体频率、碰撞频率的变化对目标后向RCS的影响；研究了非均匀非磁化等离子体覆盖无限大金属平板时的电磁散射特性，分析了等离子体频率的变化、等离子体电子密度(频率)的不同分布对目标后向RCS的影响；研究了在二维情形下等离子体和金属柱体复合目

4、标的后向RCS，等离子体频率、碰撞频率的变化对复合目标后向RCS的影响；最后分析了火箭尾焰对后向RCS的影响。关键词：时域有限差分法等离子体电磁散射衰减指数电子密度分布AbstractFinite．．DifferenceTime．。Domain(FDTD)Methodhasappliedtomanydifferentfieldsofelectromagneticproblemssuchasradiation，scattering，electromagneticcompatibilityetc．Comp

5、aredwithothernumericalmethods，FDTDissuperiorindealingwiththeproblemswheretheinvolvedobjectshavecomplexshapeorcomplexmaterial．ThispaperdealswithplasmaelectromagneticscatteringbasedontheresearchofFDTDmethod．Thispapersimulatestheelectromagneticwavepropagat

6、ionandscatteringofone—dimensionalmediumwithFDTD，provestheaccuracyandintuitionofFDTDinmodelingpropagationandscatteringofelectromagneticwave．ThispaperdiscussessomeproblemsofFDTDintheinjectionofincidentelectromagneticwaveintototalfieldregionforbothtime．har

7、monicandtransientwavecases．Itshowsthattheleakageinthesteadystateislessthenthenon—steadystatecase．Themoregridsaredividedforonewavelengthorforthepulsewidth，thelessleakageithappens．Theelectromagneticscatteringofhomogenousnon-magnetizedplasmaisstudiedwithSO

8、—FDTD．Theinfluenceofplasmafrequency,collisionfrequency,thefrequencyofincidentelectromagneticwaveonthereflectionandtransmissioncoefficient，theattenuationindexofplasma,penetrationdepthofelectromagneticwaveinplasmaisanalyzed．Theelec