基于CN-FDTD的新颖DGS带阻滤波器特性研究

缺陷接地结构(DGS)作为频率选择表面(FSS)的一类,在电磁领域应用广泛。提出了一种新颖结构单元的DGS频率选择表面,可以用来实现带阻滤波器(BEF)。Crank-Nicolson FDTD(CN-FDTD)是一种无条件稳定的FDTD,在时间步长取值远大于Courant-Friedrich-Levy(CFL)稳定性条件时,CN-FDTD仍然稳定而且可靠。利用CN-FDTD对该结构进行了精确的数值计算,研究了参数l、参数g和周期单元数n对这种带阻滤波器滤波特性的影响。随着参数l的增大、参数g的减小和周期单元数n的增大,带阻滤波器的滤波特性越好。这些有益的结论能为这种新颖DGS带阻滤波器的分析和设计提供有力的指导。讨论了CN-FDTD的误差项,随着时间步长的增大,其误差也会显著增大。

新型无条件稳定SSCN-FDTD算法

提出了一种新型的基于split-step方案和Crank-Nicolson方案的时域有限差分法(finite-difference time-domain method FDTD),并且证明了此种算法的无条件稳定性。所提出的算法采用新的矩阵分解形式,沿着x、y、z三个方向进行分解,将三维问题转化为一维问题,与alternating direction implicit(ADI)-FDTD算法、split-step(SS)-FDTD(1,2)算法和SS-FDTD(2,2)算法相比,减少了计算复杂度,提高了计算效率;同时所提出的算法具有二阶时间精度和二阶空间精度。新型算法的推导程序比基于指数因子分解的无条件FDTD算法更简单。将新型算法用于计算谐振腔结构,在计算相对误差一致的情况下,计算时间比ADI-FDTD算法节省约31%,比SS-FDTD(1,2)算法节省约13.5%。