应用超时间步方法的多区域伪谱时域算法

为了解决时域有限差分算法(FDTD)和伪谱时域算法(PSTD)稳定性方面的不足,本文提出了一种基于超时间步(STS)的多区域伪谱时域算法(STSMPSTD).该算法不仅具有传统的多区域伪谱时域算法分析任意曲边形体问题时的精确性和灵活性,而且在维持显式时间积分的简单性和精确性的同时也让它不受稳定性条件的约束.最后文中给出的数值实例结果与解析结果完全吻合,这充分证明了该算法具有高的精度和良好的稳定性.

二维ADI多域伪谱时域算法

针对时域有限差分算法和传统的伪谱时域算法稳定性不足的问题,提出了一种将AD I技术与多区域伪谱时域算法相结合的AD I-MPSTD算法,并采用紧凑矩阵形式对其进行清晰的描述.此算法不仅具有多区域伪谱时域算法分析任意曲边形体问题的精确性和灵活性,而且稳定性和效率也相应地提高.AD I-MPSTD的数值结果与传统的算法的结果相比,证明了该算法的高精度和良好的稳定性.

非均匀网格时域伪谱算法在超宽带技术中的应用

与传统时域有限差分算法相比,采用以伪谱方法离散Maxwell微分方程为基础的时域伪谱(PSTD)算法计算大的电尺度电磁场时域问题,将大大提高计算效率,降低内存需求。为了拓宽PSTD算法的应用,近年来,基于网格插值方法的非均匀时域伪谱算法得到了发展。研究的重点是算法中非均匀网格技术的实现及其在时域瞬态脉冲电磁场模拟和高功率超宽带脉冲技术方面的应用。以高斯脉冲为激励源,用该算法计算了多层介质的反射和透射,并通过超宽带脉冲穿墙实验对这一方法的应用进行了验证。模拟和实验结果具有较好的一致性。

MPSTD算法子域分界面上的CV-PB匹配条件

针对多域伪谱时域算法(MPSTD)中子域分界面两侧为不同介质的情形,将特征变量法与物理边界条件相结合提出一种新的子域分界面匹配条件:特征变量-物理边界(CV-PB)匹配条件,并推导得到一般3D曲线坐标系中子域分界面上的场值更新关系.最后给出的数值实例将其与传统分界面匹配条件在算法稳定性、计算精度方面做了比较.多种情形下的数值仿真表明,该匹配条件比传统匹配条件的数值稳定性更好、精度更高.

MPSTD算法中子域分界面匹配条件的比较研究

针对多区域伪谱时域算法(MPSTD)中子域分界面两侧为不同介质的情形,提出了特征变量物理边界(CVPB)子域分界面匹配条件,然后在总结现有子域分界面匹配条件的基础上,分别比较了子域分界面两侧为相同和不同介质时各种子域分界面匹配条件的稳定性。数值仿真表明,在子域分界面两侧为相同介质材料时采用特征变量法匹配条件,而在子域分界面两侧为不同介质材料时采用CVPB匹配条件,可使得MPSTD算法稳定性最好。

MPSTD算法在波导分析中的应用

研究了多域伪谱时域(MPSTD)算法应用于波导问题分析时的激励源设置,并在此基础上,采用MPSTD算法计算了波导截止频率和典型三维波导结构的S参数,计算结果与HFSS或FDTD的计算结果做了比较,数值仿真表明,将MPSTD算法应用于波导问题的分析,可实现对波导问题的精确建模,具有较高的计算效率和计算精度,波导问题的MPSTD分析拓展了MPSTD算法的应用领域,为复杂波导问题的精确求解提供了一种思路。

电磁场时域数值技术新进展

近年来 ,电磁场时域数值技术成为研究热点 ,在理论研究上取得长足的进步 ,应用范围也迅速扩大 ,地位日益提升 .对近来国际上较有影响的 ,具有代表性的多种电磁场时域数值算法的原理、特点及应用的简要情况 ,尤其是最新进展加以总结和评述 。

X波段矩形波导宽边复合缝隙耦合器的MPSTD算法分析

针对MPSTD算法在波导宽边复合缝隙问题中的应用,重点研究了X波段标准波导宽边复合缝隙耦合器的缝隙谐振长度和散射参量特性。仿真结果表明,将MPSTD算法应用于波导耦合缝隙问题的分析,可实现对该问题的精确建模,具有较高的计算精度和效率。

矩形波导宽壁复合缝隙耦合器的MPSTD算法分析

本文首先研究了多区域时域伪谱(MPSTD)算法应用于波导问题分析时的时域激励源设置方法。然后在此基础上,将MPSTD算法应用于矩形波导宽壁复合缝隙耦合器的分析。针对X波段半高波导,得出了耦合缝隙在不同高度、不同偏置和不同倾斜角度下的谐振长度和散射参量特性。仿真结果表明,将MPSTD算法应用于波导缝隙耦合器的分析,具有较高的计算效率和计算精度。同时该问题的MPSTD分析也拓展了MPSTD算法的应用领域,为准确、快速分析复杂波导问题的宽频时域特性提供了一种思路。

矩形波导宽边辐射纵缝的MPSTD算法分析

针对MPSTD算法在波导宽边辐射纵缝问题中的应用,本文首先提出了基于Maxwell方程特征变量的总场-散射场分离方法,推导了散射场子域与总场子域分界面上的场值更新关系;其次,采用场区划分的思想给出一种激励源的设置方法,有效地将入射场子域、散射场子域及总场子域联系起来,方便了入射场的加入与散射场的提取.以此为基础,对波导宽边辐射纵缝的谐振长度和阻抗特性进行了分析.仿真结果表明,将MPSTD算法应用于波导纵缝问题的分析,可实现对该问题的精确建模,具有较高的计算精度和效率.

MPSTD算法子域分界面上改进的特征变量匹配条件

多区域时域伪谱(MPSTD)算法用于复杂问题分析时,整个计算域的相邻子域间将存在多种类型的分界面,子域间信息的交换通过这些分界面上的匹配条件来实现.由于特征变量(CV)匹配条件的局限性,它只适用于一些特定类型的分界面.为此,本文针对任意类型分界面,推导了改进的特征变量(ICV)匹配条件,并给出了ICV匹配条件在分界面上的场值更新关系.在此基础上,将MPSTD算法与ICV匹配条件相结合分析了两根正交矩形波导构成的波导宽壁中心斜缝耦合器,数值结果与FDTD结果的一致性充分说明了ICV匹配条件的准确性和有效性.同时,对矩形波导宽壁中心斜缝耦合器的分析也拓展了MPSTD算法的应用领域.

平坦/粗糙地表下目标散射特性的MPSTD算法分析

将MPSTD算法与特征变量-物理边界(CV-PB)匹配条件相结合来模拟探地雷达(GPR)问题,对平坦地表/粗糙地表下不同电磁参数、不同形状目标的散射特性进行了分析。由于这类电磁问题中不仅存在多种类型的子域分界面,而且子域分界面两侧存在多种媒质参数,所以它的准确分析不仅进一步验证了CV-PB匹配条件的有效性和准确性,而且也为电大尺寸空间复杂地表、复杂媒质中曲面形状目标体散射特性的快速、准确分析提供了一种思路。

高功率电磁波脉冲在电离层中的传播

用时域伪谱(PSTD)算法数值模拟了高功率电磁波脉冲在整个电离层中的传播。利用缩减的电离层模型并忽略非线性过程,脉冲在电离层中的传播可用脉冲在冷等离子体中的传播方程来描述。时域有限差分(FDTD)法解决这个问题将耗费大量的时间和内存,因此,使用PSTD方法来解决冷等离子体中的方程,并采用完全匹配层边界条件截断求解空间。所得脉冲在整个电离层传播的数据显示,在265 km附近有一个分界点,其以下是反射波,以上既有反射波又有前向波。这与用高阶(FD)2TD方法数值模拟结果一致,表明时域伪谱算法模拟电磁波在电离层中长距离传播的有效性。