三维随机粗糙面与目标复合电磁散射的FDTD方法

计算物理 ›› 2007, Vol. 24 ›› Issue (5): 550-560.

三维随机粗糙面与目标复合电磁散射的FDTD方法

匡磊, 金亚秋

复旦大学波散射与遥感信息教育部重点实验室, 上海 200433

收稿日期:2006-05-10 修回日期:2006-11-05 出版日期:2007-09-25 发布日期:2007-09-25
作者简介:匡磊(1980-),男,安徽合肥,博士生,从事电磁场数值计算方法研究.
基金资助:
国家重点基础研究计划项目(2001CB309400);国家自然科学基金(40637033,60571050)资助项目

Numerical Simulation of Electromagnetic Scattering from a 3-D Target over a Randomly Rough Surface Using FDTD Method

KUANG Lei, JIN Yaqiu

Key Laboratory of Wave Scattering and Remote Sensing Information (Ministry of Education), Fudan University, Shanghai 200433, China

Received:2006-05-10 Revised:2006-11-05 Online:2007-09-25 Published:2007-09-25

摘要/Abstract

摘要： 用时域有限差分方法(FDTD)研究三维周期性延拓的随机粗糙面与上方目标复合电磁散射.用周期性延拓消除数值计算中截取有限大小粗糙面产生的边缘效应,讨论一个周期单元粗糙面的边长与其相关长度之间的关系.给出在FDTD方法中向粗糙面加载入射波的方法,建立了粗糙面上单个三维目标的复合散射FDTD计算模型.数值结果给出粗糙面与目标散射的近场分布,应用近远场变换得到全方位散射角的双站散射系数.比较了三维与二维散射模型的区别.结果显示当粗糙面上放置目标时,其后向散射显著增强.

关键词: 三维粗糙面与目标, 双站电磁散射, 时域有限差分法, 周期边界条件

Abstract: A numerical finite-difference time-domain(FDTD) approach for electromagnetic scattering from a dielectric target over randomly rough surface is developed in a three dimensional model.The rough surface is truncated in the simulation by using periodic surface extension.One period of rough surface is related to the surface correlation length.Generation of incident waves upon a rough surface is presented.Numerical model of a target on/above a rough surface is designed.Polarized bistatic scattering from the target and rough surface is obtained based on numerical distribution of near fields.A comparison of three-dimensional and conventional two-dimensional models is made.It shows that the back scattering from a rough surface is significantly enhanced due to the target on/above the rough surface.

Key words: 3-D target/rough surface, bistatic scattering, FDTD, periodic boundary condition

中图分类号:

TN011

匡磊, 金亚秋. 三维随机粗糙面与目标复合电磁散射的FDTD方法[J]. 计算物理, 2007, 24(5): 550-560.

KUANG Lei, JIN Yaqiu. Numerical Simulation of Electromagnetic Scattering from a 3-D Target over a Randomly Rough Surface Using FDTD Method[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2007, 24(5): 550-560.

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