本文将总场—散射场划分技术中的体激励法(VETSFD)应用到时域有限元方法(TDFEM)中,分析了二维目标的电磁散射特性。首先介绍了求解边值问题的TDFEM基本原理及其求解电磁问题的基本步骤。在电磁散射分析中,采用连接边界(CB)将整个计算区域划分为总场区和散射场区,并在总场区强加入射平面波,既可以减小入射波产生的误差,又可以同时得到总场和散射场的场值。采用Mur吸收边界条件(ABC)对整个计算区域进行截断。为了验证算法的有效性,首先对无目标时的计算区域进行分析,发现入射波泄露到散射场区的值只有-110dB,相对于惠更斯面元激励法-20dB的入射波泄露,VETSFD-TDFEM计算精度大为提高。进一步,利用等效原理,由输出边界(OB)上的电磁场各切向场分量外推得到远区场,从而求出了二维(2-D)目标的雷达散射截面(RCS)。本文在TE波激励下计算了金属目标、介质目标、介质涂覆目标和机翼模型等典型目标的双站雷达散射截面。并将所得数据结果与时域有限差分方法(FDTD)计算结果以及参考文献数据进行对比,数据曲线吻合很好,从而验证了该算法的有效性和精确性。在此基础上,分析了VETSFD-TDFEM算法的计算时间、内存消耗、算法稳定性以及计算精度等要素,为将时域有限元方法从二维模拟推广到三维分析奠定了基础。最后,应用VETSFD-TDFEM对一种特殊光子晶体—蓝蝴蝶翅膀有限周期性微结构的电磁散射特性进行了研究,主要对Morpho蝴蝶微结构所具有的光学散射带阻和角偏特性进行了深入地探讨。
