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基于表面阻抗边界条件的等离子体薄涂层电磁散射的时域有限差分分析

杨利霞 马辉 施卫东 施丽娟 于萍萍

基于表面阻抗边界条件的等离子体薄涂层电磁散射的时域有限差分分析

杨利霞, 马辉, 施卫东, 施丽娟, 于萍萍
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  • 基于表面阻抗边界条件时域有限差分(FDTD)方法研究了一维斜入射情况下非磁化等离子体薄涂层涂敷金属材料的电磁散射特性, 该方法忽略对薄层背景材料进行网格剖分, 大大减少了计算量. 首先推导了理想导体涂敷等离子体薄涂层的表面阻抗频域表达式, 然后代入边界条件并变换到时域, 再用分段线性递推卷积方法将时域表达式离散得到FDTD迭代式. 编程计算了垂直及斜入射情形下的平行极化和垂直极化反射系数, 通过验证算例与解析解对比, 结果表明该方法的准确性和有效性. 最后利用该方法分析了不同入射角对反射系数的影响.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61072002)、 教育部高等学校博士点科研基金(批准号: 20093227120018)、 江苏省第八届"六大人才高峰计划"(批准号: 2011-DZXX-031)和江苏省博士后基金(批准号: 1201001A)资助的课题.
    [1]

    Minkwan K, Gulhan A 2011 Proceedings of 5th International Conference on Recent Advances In Space Technologies Istanbul, Turkiye, June 9-11, 2011 p412

    [2]

    Gillman E D, Foster J E, Blankson I M 2010 2010 IEEE International Conference on Plasma Science Norfolk, Virginia, USA, June 20-24, 2010 (abstracts)

    [3]

    Zivanovic S S, Yee K S, Mei K K 1991 IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 39 471

    [4]

    Kärkkäinen M K 2003 IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 51 1774

    [5]

    Maloney J G, Smith G S 1992 IEEE Trans. Antennas Propagat. 40 38

    [6]

    Kärkkäinen M K 2005 IEEE Trans. Antennas Propagat. 53 1174

    [7]

    Kärkkäinen M K 2004 IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility 46 222

    [8]

    Wei B, Dong Y H, Wang F, Li C Z 2010 Acta Phys. Sin. 59 2443 (in Chinese) [魏兵, 董宇航, 王飞, 李存志 2010 物理学报 59 2443]

    [9]

    Kelley D F, Luebbers R J 1996 IEEE Trans. Antennas Propagat. 44 792

    [10]

    Luebbers R J, Hunsberger F, Kunz K S 1991 IEEE Trans. Antennas Propagat. 39 29

    [11]

    Ge D B, Yan Y B 2011 Finite-Difference Time-Domain Method for Electromagnetic Waves (3rd Edn.) (Xi'an: Xidian University Press) p305 (in Chinese) [葛德彪, 闫玉波 2011 电磁波时域有限差分方法(第三版) (西安: 西安电子科技大学出版社)第305页]

  • [1]

    Minkwan K, Gulhan A 2011 Proceedings of 5th International Conference on Recent Advances In Space Technologies Istanbul, Turkiye, June 9-11, 2011 p412

    [2]

    Gillman E D, Foster J E, Blankson I M 2010 2010 IEEE International Conference on Plasma Science Norfolk, Virginia, USA, June 20-24, 2010 (abstracts)

    [3]

    Zivanovic S S, Yee K S, Mei K K 1991 IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 39 471

    [4]

    Kärkkäinen M K 2003 IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 51 1774

    [5]

    Maloney J G, Smith G S 1992 IEEE Trans. Antennas Propagat. 40 38

    [6]

    Kärkkäinen M K 2005 IEEE Trans. Antennas Propagat. 53 1174

    [7]

    Kärkkäinen M K 2004 IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility 46 222

    [8]

    Wei B, Dong Y H, Wang F, Li C Z 2010 Acta Phys. Sin. 59 2443 (in Chinese) [魏兵, 董宇航, 王飞, 李存志 2010 物理学报 59 2443]

    [9]

    Kelley D F, Luebbers R J 1996 IEEE Trans. Antennas Propagat. 44 792

    [10]

    Luebbers R J, Hunsberger F, Kunz K S 1991 IEEE Trans. Antennas Propagat. 39 29

    [11]

    Ge D B, Yan Y B 2011 Finite-Difference Time-Domain Method for Electromagnetic Waves (3rd Edn.) (Xi'an: Xidian University Press) p305 (in Chinese) [葛德彪, 闫玉波 2011 电磁波时域有限差分方法(第三版) (西安: 西安电子科技大学出版社)第305页]

  • [1] 杨利霞, 葛德彪, 王 刚, 阎 述. 磁化铁氧体材料电磁散射递推卷积-时域有限差分方法分析. 物理学报, 2007, 56(12): 6937-6944. doi: 10.7498/aps.56.6937
    [2] 杨利霞, 赵跃华, 王 刚, 阎 述, 葛德彪. 基于直接离散方式的磁化铁氧体材料电磁散射的时域有限差分方法分析. 物理学报, 2008, 57(5): 2936-2940. doi: 10.7498/aps.57.2936
    [3] 谢应涛, 孔娃, 于萍萍, 王刚, 杨利霞. 斜入射分层线性各向异性等离子体电磁散射时域有限差分方法分析. 物理学报, 2010, 59(9): 6089-6095. doi: 10.7498/aps.59.6089
    [4] 王飞, 魏兵. 任意磁化方向铁氧体电磁散射时域有限差分分析的Z变换方法. 物理学报, 2013, 62(8): 084106. doi: 10.7498/aps.62.084106
    [5] 王飞, 魏兵, 杨谦, 李林茜. 基于Newmark算法的任意磁化方向铁氧体电磁散射时域有限差分分析. 物理学报, 2014, 63(16): 164101. doi: 10.7498/aps.63.164101
    [6] 胡海峰, 蔡利康, 白文理, 张晶, 王立娜, 宋国峰. 基于表面等离子体的太赫兹光束方向调控的模拟研究. 物理学报, 2011, 60(1): 014220. doi: 10.7498/aps.60.014220
    [7] 唐晓东, 洪小刚, 徐文东, 李小刚, 赵成强. 数值模拟探针诱导表面等离子体共振耦合纳米光刻. 物理学报, 2008, 57(10): 6643-6648. doi: 10.7498/aps.57.6643
    [8] 杨利霞, 葛德彪. 磁各向异性色散介质散射的Padé时域有限差分方法分析. 物理学报, 2006, 55(4): 1751-1758. doi: 10.7498/aps.55.1751
    [9] 陈再高, 王建国, 王玥, 张殿辉, 乔海亮. 欧姆损耗对太赫兹频段同轴表面波振荡器的影响. 物理学报, 2015, 64(7): 070703. doi: 10.7498/aps.64.070703
    [10] 王飞, 魏兵, 李林茜. 色散介质电磁特性时域有限差分分析的Newmark方法. 物理学报, 2014, 63(10): 104101. doi: 10.7498/aps.63.104101
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-06-14
  • 修回日期:  2012-07-11
  • 刊出日期:  2013-02-05

基于表面阻抗边界条件的等离子体薄涂层电磁散射的时域有限差分分析

  • 1. 江苏大学计算机科学与通信工程学院通信工程系, 镇江 212013;
  • 2. 江苏大学流体机械工程技术研究中心, 镇江 212013;
  • 3. 江苏大学理学院物理系, 镇江 212013
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61072002)、 教育部高等学校博士点科研基金(批准号: 20093227120018)、 江苏省第八届"六大人才高峰计划"(批准号: 2011-DZXX-031)和江苏省博士后基金(批准号: 1201001A)资助的课题.

摘要: 基于表面阻抗边界条件时域有限差分(FDTD)方法研究了一维斜入射情况下非磁化等离子体薄涂层涂敷金属材料的电磁散射特性, 该方法忽略对薄层背景材料进行网格剖分, 大大减少了计算量. 首先推导了理想导体涂敷等离子体薄涂层的表面阻抗频域表达式, 然后代入边界条件并变换到时域, 再用分段线性递推卷积方法将时域表达式离散得到FDTD迭代式. 编程计算了垂直及斜入射情形下的平行极化和垂直极化反射系数, 通过验证算例与解析解对比, 结果表明该方法的准确性和有效性. 最后利用该方法分析了不同入射角对反射系数的影响.

English Abstract

参考文献 (11)

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