負(fù)折射率微波媒質(zhì)散射特性數(shù)值仿真研究.pdf

1、負(fù)折射率媒質(zhì)是一種新型的人工電磁材料，由于其介電常數(shù)和磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)，最近幾年里引起了科學(xué)界許多研究者的興趣。電磁波在這種介質(zhì)中傳播時(shí)將呈現(xiàn)出很多特殊有趣的現(xiàn)象，如逆多普勒效應(yīng)、逆切侖科夫輻射、負(fù)折射效應(yīng)等等。負(fù)折射率媒質(zhì)的發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是2003年度十大科學(xué)突破之一，負(fù)折射率媒質(zhì)的研究是當(dāng)前物理與電磁學(xué)最前沿的課題之一。本論文著重微波段負(fù)折射率媒質(zhì)散射特性的數(shù)值仿真研究。論文主要研究工作及取得的創(chuàng)新性成果如下： 一，在現(xiàn)有FDTD

2、方法的基礎(chǔ)上，通過(guò)引入Drude模型，并應(yīng)用輔助差分方程（ADE）法和分段線性遞推卷積（PLRC）法分別推導(dǎo)出負(fù)折射率媒質(zhì)中的時(shí)域差分方程，并在吸收邊界處使用了完全匹配層（PML）吸收邊界，從而避免了在某些迭代過(guò)程中直接設(shè)置介電常數(shù)和磁導(dǎo)率為負(fù)數(shù)所引起的不穩(wěn)定現(xiàn)象。同時(shí)使用了新的差分方程，針對(duì)負(fù)折射率媒質(zhì)“負(fù)折射”的電磁特性進(jìn)行了仿真，發(fā)現(xiàn)使用這種新的差分方程得出的仿真結(jié)果符合負(fù)折射率媒質(zhì)的電磁學(xué)特性，由此驗(yàn)證了公式推導(dǎo)的正確性。

3、 二，應(yīng)用新的差分方程計(jì)算了負(fù)折射率媒質(zhì)覆蓋導(dǎo)體柱的雷達(dá)散射截面以及金屬平板裹附有負(fù)折射率媒質(zhì)時(shí)的電磁波反射系數(shù)。仿真結(jié)果表明：負(fù)折射率媒質(zhì)隱身在理論上是有效可行的，合理設(shè)置負(fù)折射率媒質(zhì)電磁參數(shù)，可以極大地增強(qiáng)負(fù)折射率媒質(zhì)隱身效果。 本文工作重點(diǎn)在于對(duì)引入Drude模型后負(fù)折射率媒質(zhì)中差分方程的推導(dǎo)以及負(fù)折射率媒質(zhì)散射特性的數(shù)值仿真研究。這種方法在保證FDTD方法穩(wěn)定性的前提下，給出了一種提高精度、簡(jiǎn)化編程的仿真思路。推導(dǎo)出的