系统工程与电子技术 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (10): 2718-2724.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2021.10.03

• 电磁散射与逆散射研究新进展专栏 • 上一篇    下一篇

目标电磁散射的面中心立方体网格FDTD方法

杨利霞1,2,*, 汪刘丰1,2, 陈伟1,2, 薄勇1,2   

  1. 1. 安徽大学电子信息工程学院, 安徽 合肥 230601
    2. 目标探测与特征提取安徽省重点实验室, 安徽 六安 237000
  • 收稿日期:2021-05-17 出版日期:2021-10-01 发布日期:2021-11-04
  • 通讯作者: 杨利霞
  • 作者简介:杨利霞(1975—), 男, 教授、博士研究生导师, 博士, 主要研究方向为电磁散射、计算电磁学和复杂色散介质中的电磁波传播|汪刘丰(1997—), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为计算电磁学、复杂色散介质数值方法研究|陈伟(1987—), 男, 讲师, 博士, 主要研究方向为复杂目标电磁建模、新体制雷达等|薄勇(1989—), 男, 讲师, 博士, 主要研究方向为计算电磁学、等离子体与电磁波互作用
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(62071003);国家自然科学基金(41874174);国家自然科学基金(61901004);电磁散射重点实验室基金(61424090107);安徽省自然科学基金(2008085MF186);安徽省重点科研平台协同创新项目(GXXT-2020-050);安徽省高校协同创新计划项目(GXXT-2021-028);国家国防科工局基础研究重点项目(稳定支持项目)

FDTD method of face-centered cube grid for electromagnetic scatteringcharacteristics of object

Lixia YANG1,2,*, Liufeng WANG1,2, Wei CHEN1,2, Yong BO1,2   

  1. 1. School of Electronic Information Engineering, Anhui University, Hefei 230601, China
    2. Key Laboratory of Target Detection and Feature Extraction of Anhui Province, Lu'an 237000, China
  • Received:2021-05-17 Online:2021-10-01 Published:2021-11-04
  • Contact: Lixia YANG

摘要:

基于面中心立方体(face-centered cube, FCC)网格的空间结构, 由麦克斯韦方程出发, 推导了基于FCC网格的单轴各向异性介质完全匹配层(uniaxial anisotropic media perfectly matched layer, UPML)吸收边界条件以及近-远场外推边界条件的三维迭代式。通过典型算例, 先后验证了基于面中心立方体网格的时域有限差分(FCC-finite difference time domain, FCC-FDTD)方法的UPML吸收边界条件和近远场外推边界条件的正确性。最后通过计算金属球的后向雷达散射截面(radar cross section, RCS)比较了FCC-FDTD方法与传统FDTD方法的计算精度, 结果显示FCC-FDTD方法具有更高的计算精度。

关键词: 面中心立方体网格, 时域有限差分方法, 各向异性介质完全匹配层, 近远场外推, 雷达散射截面

Abstract:

Based on the spatial structure of the face-centered cube (FCC), starting from Maxwell's equation, derived the 3-D iterative formulas for the absorption boundary conditions of the uniaxial anisotropic media perfectly matched layer (UPML) and near-to-far field extrapolation boundary conditions based on the FCC grid. Through typical calculation examples, the correctness of UPML absorption boundary conditions and near-to-far field extrapolation boundary conditions based on finite difference time domain method of FCC (FCC-FDTD) are successively verified. Finally, the calculation accuracy of the FCC-FDTD method and the traditional FDTD method is compared by calculating the backward radar cross section (RCS) of the metal ball. The results show that the FCC-FDTD method has higher calculation accuracy.

Key words: face-centered cube grid (FCC), finite-difference time-domain method, uniaxial perfectly matched layer (UPML), near-to-far field extrapolation, radar cross section (RCS)

中图分类号: