[发明专利]一种时域有限差分法计算电磁散射的瞬态场远场外推方法

摘要

一种时域有限差分法计算电磁散射的瞬态场远场外推方法，步骤有1、通过连接边界将计算区域划分成总场区和散射场区两个区域；2、在散射场区设置外推边界，将外推边界上的电场和磁场外推得到远区场；3、设置瞬态入射波，在每个时间步依次更新电场和磁场，直到电磁场分布趋于稳态；4、将远场写成频率因子和积分因子的乘积，对积分因子进行逆傅里叶变换，得到时域表达式；5、设置积分因子远场时域响应数组；6、积分因子远场时域响应经傅里叶变换得到其频域响应；7、利用远场和入射波的频域响应，得到RCS随频率的变化。该方法将远场写成频率因子和积分因子之积的形式，积分因子的频时变换和时频变换形式较为简单，简化了计算，提高了效率。

主权项

一种时域有限差分法计算电磁散射的瞬态场远场外推方法，其特征在于：该方法包含以下步骤：步骤1：通过连接边界将计算区域划分成总场区和散射场区两个区域，总场区的电磁场包含了入射场和散射场，而散射场区只包含散射场；步骤2：在散射场区设置外推边界，将外推边界上的电场和磁场外推得到远区场；步骤3：设置瞬态入射波，在每个时间步依次更新电场和磁场，直到电磁场分布趋于稳态；步骤4：将远场写成频率因子和积分因子的乘积，对积分因子进行逆傅里叶变换，得到时域表达式；步骤5：设置积分因子远场时域响应数组，将每个时间步外推边界电磁场对远场的响应叠加到积分因子远场时域响应数组中；步骤6：积分因子远场时域响应经傅里叶变换得到其频域响应；步骤7：利用远场和入射波的频域响应，得到RCS随频率的变化；其中，步骤4所述的将远场写成频率因子和积分因子的乘积，其三维情形表达式为：e^s·Es=jkejkr/(4πr)I---(1)]]>其中是雷达波接收天线极化方向，jke‑jkr/(4πr)是频率因子，I是积分因子，Es是散射电场强度，积分因子I的表达式为I=∫S(-ηe^s·n^×H+h^s·n^×E)ejks^·r′dS---(2)]]>其中是远场接收天线磁场极化方向，r是源点到场点的距离，S是外推边界面，是真空波阻抗；r′为外推边界上的位置矢量；其二维情形为横磁波即TM波，表达式为：z^·Es=e-jkrjk8πrI′---(3)]]>其中是z方向的坐标矢量，是频率因子，I′是积分因子，表达式为I′=∫l(-ηe^s·n^×H+h^s·n^×E)ejks^·r′dl---(4)]]>其中l为外推边界，二维情形下外推边界是一个矩形，因此具有线积分的形式。