本文基于Yee元胞理论中电场分量位于元胞棱边中点处,而磁场分量位于元胞侧面中心处的空间排布特点,采用等效介质参数的方法,研究了处理磁性及电磁性介质曲面、介质基底涂层目标和理想导体基底涂层目标的共形FDTD方法。对于介质曲面,共形网格上电场采样点处的介电常数和电导率根据相应棱边上介质和自由空间所占的长度加权平均得到等效值:而磁场节点处的磁导系数和导磁率根据相应侧面上介质和自由空间所占的面积加权平均得到等效值。通过在目标边界处引入等效介质参数,减小了常规FDTD模拟曲面目标时的阶梯近似误差,有效地提高了FDTD方法的计算精度。对于以介质为基底表面包含薄涂层的共形网格,电场采样点处的介电常数和电导率的等效值根据相应元胞棱边上介质、涂层和自由空间所占的长度加权平均得到,而磁场采样点处的磁导系数和导磁率的等效值根据相应元胞侧面上介质、涂层和自由空间所占的面积加权平均得到。共形网格上节点的电磁场递推式与常规FDTD递推式形式相同,只是递推式系数中的介质参数用相应的等效参数代替。对于以理想导体为基底表面包含薄涂层的共形网格,将涂层附近元胞上电场采样点处的介电常数和电导率根据元胞棱边上涂层介质和自由空间所占的长度加权平均得到等效值,而磁场采样点处的磁导系数和导磁率根据元胞侧面上涂层介质和自由空间所占的面积加权平均得到等效值。对于包含理想导体的共形网格,在引入等效介质参数的同时,进一步通过改变电场积分路径,使FDTD递推式中包含了涂层体的边界信息。该共形FDTD方法通过在共形网格处引入等效介质参数,解决了常规FDTD方法在模拟薄涂层时因网格划分过细而导致计算所需的内存和时间急剧增大的问题,减小了阶梯近似误差。提出了一种基于三角面元数据生成涂层目标FDTD共形网格的方法。通过将原目标中各三角面元的顶点沿法线方向“内移”(内涂层)或“外移”(外涂层)一定的距离(等于涂层厚度),即可得到一组关于涂层的三角面元数据。对于局部涂敷的情况,可根据需要只将涂敷部分所包含的三角面元顶点进行相应的移动,而其余顶点的位置不变。分别对原目标的三角面元数据和新生成的涂层三角面元数据采用投影求交的方法,计算出各面元与FDTD网格线的交点,然后根据交点的坐标及其在相应网格线上编号的奇偶性判断并生成共形网格。由于很多实际的复杂目标三角面元数据可以直接从AutoCAD、UG等商用软件中获得,而该方法只需将描述原目标外形的三角面元数据读入计算程序就可以自动生成涂敷目标的共形网格,所以程序具有很强的通用性。针对钢筋混凝土结构,提出了一种基于PVM并行平台的周期结构并行FDTD方法。首先根据Floquet定理,将无限大钢筋混凝土层截断为一个周期单元。为便于边界处理及相邻子域之间的数据通信,将FDTD计算区域沿非周期方向划分子域,并使相邻子域之间重叠半个网格。该方法有效地解决了利用FDTD方法对钢筋混凝土结构进行数值模拟过程中单台计算机内存不足及CPU受限的问题。文中详细分析了FDTD区域分割后各子域之间的数据通讯规律和子域之间同步计算等问题,并对混凝土层及双层钢筋混凝土层并行加速比进行了测试。文中还系统分析了典型的钢筋混凝土结构对电磁脉冲的反射和透射特性的影响,得出了对通信设计者及工程防护方面具有参考价值的结论。研究了二维及三维频域有限差分方法中总场区平面入射波的引入问题。基于等效原理,通过在总场—散射场(TF/SF)边界处设置等效电磁流,将平面波引入总场区。根据TF/SF内、外边界上各节点的位置特点,通过将FDFD方程式中的相关节点加入或者扣除相应的入射波分量,使得方程式中的各节点满足同为总场或同为散射场的条件。文中系统分析了二维和三维情况的FDFD方程式,讨论了一阶及二阶Mur吸收边界条件的频域差分离散形式,并详细分析了FDFD矩阵方程的形成过程及求解方法。为获得远区散射或辐射场,基于Huygens原理的两种等价表述形式,分析了基尔霍夫面积分(KSIR)和等效电磁流两种近—远场外推方法。最后用FDFD方法分析了复合目标的电磁散射特性。