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任意形状导体介质混合目标的瞬态电磁散射特性分析
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【物理实验教学论文】1 引 言在实际工程应用中,经常要对金属/介质混合体的散射特性进行研究。时域积分方程方法即是分析这类时域电磁问题的一种 有效方法,而时间步进算法(MOT)是目前国际上最常用的求解TDEFIE的方法。
基于MOT技术的TDIE算法的研究开始于上世纪60年代。1980年S·M·Rao等人将其应用于计算任意形状导体散 射[1]。1992年,S·M·Rao用MOT方法求解了耦合积分方程,计算了二维介质柱的瞬态散射[2]。采用TDIE算法分析 金属/介质混合体散射特性的研究起步较晚,这主要是由于MOT算法求解TDIE时存在晚时不稳定性现象上世纪80年代到90年代末, 许多学者对造成MOT算法不稳定的因素进行了深入的分析,并在稳定化措施方面做了很多有益的尝试,特别是隐式迭代求解方案 [3]的提出和广泛应用,使得基于MOT技术的TDIE算法更加广泛地应用于计算目标电磁散射方面。2002 年,S·M·Rao应用时域电场积分方程计算了多种常见的金属/介质混合体[4]。2006 年,A·E·Yilmaz等人提出了一种分析导体/介质混合结构的稳定的TDIE方案[5]。
根据电磁场等效原理和边界条件,建立了导体介质混合目标时域电场积分方程(TDEFIE),导出了求解时域电场积分方程的时 间步进算法(MOT)的矩阵表示式,采用RWG空间基函数和二阶时间内插基函数,应用隐式MOT算法分析了几种导体介质混合目标表 面电流密度和后向散射场,并给出了相应的数值和分析结果。
2 理论与公式
2·1 金属介质混合体的时域电场积分方程假设在空间中存在一组金属/均匀介质混合体被电磁波(Einc,Hinc)照射, 如图1所示。其中有K个任意形状的各向同性的非色散介质体(虚线包围),定义第k个介质体所在区域为区域k,对应的磁导率和介 电常数分别为,μdk,εdk,S-dk,S+dk分别为介质内外表面,n-d
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