一种分析等离子体电磁散射特性的时域积分方程方法
专利汇可以提供一种分析等离子体电磁散射特性的时域积分方程方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种分析 等离子体 电磁散射特性的时域积分方程方法。该方法运用时域体积分方程分析色散等离子 体模 型的电磁散射特性。本发明只需离散物体模型，使用自由空间格林函数及递归卷积方法，可以分析非均匀色散等离子体目标的电磁散射特性，相较于需要全空间离散的时域有限差分方法和时域有限元方法，具有很高的计算 精度 且未知量相对较小；同时由于采用时域方法求解，可以一次计算宽频带各频点的电磁散射特性，相较于需要扫频操作的频域方法，求解消耗时间大幅减小。，下面是一种分析等离子体电磁散射特性的时域积分方程方法专利的具体信息内容。
1.一种分析等离子体电磁散射特性的时域积分方程方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1，建立时域体积分方程：根据结构散射特性，被激励目标上的总电场等于入射电场与散射电场之和，入射电场为已知激励；
步骤2，离散时域积分方程，并对离散后的积分方程进行空间和时间上的测试，建立时域矩阵方程；
步骤3，建立色散等离子体中电通量密度与电场强度之间的关系；
步骤4，求解时域矩阵方程，分析宽频带内等离子体材料电磁散射特性。
2.根据权利要求1所述的分析等离子体电磁散射特性的时域积分方程方法，其特征在于，步骤1中所述建立时域体积分方程，具体如下：
设待求解目标为等离子体材料，用调制高斯脉冲激励待求解目标，等离子体内产生极化体电流Jv(r,t)，由于总电场等于入射电场与散射电场之和，得到分析等离子体材料的时域时间步进电场积分方程形式如下：
i s
E(r,t)＝E(r,t)+E(r,t) (1)
i s
其中，E(r,t)表示入射电场，E(r,t)表示散射电场，E(r,t)表示总电场，具体表达式为：
其中，
式中,ε0表示自由空间的介电常数，μ0表示自由空间的磁导率， 为单位并矢，r为场点，r′为源点，R＝r-r′为场源点之间位置矢量，D(r,t)表示电通量密度， R＝|R|＝|r-r′|， 表示光速，t表示时间，v为介质体积分区域。
3.根据权利要求1所述的分析等离子体电磁散射特性的时域积分方程方法，其特征在于，步骤2所述离散时域积分方程，并对离散后的积分方程进行空间和时间上的测试，建立时域矩阵方程，具体如下：
对式(2)中的电通量密度D(r,t)和电场强度E(r,t)在空间上用SWG基函数进行展开：
其中，n表示空间未知量，j表示时间步数，Ns表示空间上总的未知量，Nt表示时间上总的步数，Dj,n表示第n个电通量密度在第j时刻的系数，fn(r)表示SWG基函数， 表示上半SWG基函数， 表示下半SWG基函数，Tj(t)表示时间基函数， 表示在固定时间步上的第n个电通量密度未知量系数， 表示第n个上半SWG基函数表示的电场未知量在第j时刻的系数， 表示第n个下半SWG基函数表示的电场未知量在第j时刻的系数，表示在固定时间步上的第n个上半SWG基函数表示的电场未知量， 表示在固定时间步上的第n个下半SWG基函数表示的电场未知量；
时间上用四阶拉格朗日时间基函数进行展开:
对式(2)电场积分方程离散后在空间域上进行伽辽金测试，在时间域上进行点匹配得到时域矩阵方程即时间步进矩阵方程：
其中，Fj表示第j个时间步的激励，Nt表示时间步的个数， 是第j个时间步的电通量密度系数和上下半个SWG基函数表示的电场强度的系数， 表示建立电通量密度场源之间关系的阻抗矩阵， 表示建立电场强度场源之间关系的阻抗矩阵。
4.根据权利要求1所述的分析等离子体电磁散射特性的时域积分方程方法，其特征在于，步骤3所述建立色散等离子体中电通量密度与电场强度之间的关系，具体如下：
由于等离子体属于色散媒质，满足D(r,t)＝ε(r,t)*E(r,t)，则式(2)改写为：
i
γ(r,t)*D(r,t)＝E(r,t)-L{D}(r,t)+ε0L{γ*D}(r,t) (8)
其中，
-1
其中，γr,∞＝1/εr,∞、γ0＝1/ε0，F 表示逆傅里叶变换，ε(r,ω)为在r处ω频率下的介电常数，εr,∞为在r处无限大频率下的介电常数，γ(r,t)为在r处t时刻的下的磁化率，δ(t)为冲激函数；
利用空间和时间基函数展开后，由式(9)得到：
设定时间t＝tj，由上式得到
进一步得到色散等离子体中电通量密度与电场强度之间的关系表示为：
其中，K为拉格朗日时间基函数的阶数，αk,i为建立时间基函数与色散介电参数之间关系的矩阵，Δt为时间步长。
一种分析等离子体电磁散射特性的时域积分方程方法
一技术领域
300MHz，fbw为频带宽度。时间步长Δt＝0.1lm，总时间步Nt＝300，lm是光米(light meter)，即光在自由空间中传播1m距离所花的时间。
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