直角坐标系下非均匀FDTD网格生成系统

基于非均匀FDTD网格的电磁场模拟是一种解决诸多实际电磁场问题的通用、有效方法。本文介绍了在直角坐标系下非均匀FDTD网格图形生成系统,可以快速、高效地产生1D、2D、3DFDTD网格,展现物体的几何图形,还可以动态地、可视化地得到检查、调节和修改。作为检验,本文以一实际结构为例,产生并显示了其网格图形。

非Yee网格的FDTD法分析复杂媒质PBG结构的带阻特性

采用电、磁场各分量均位于网格中心的高阶时域有限差分法计算PBG结构的色散特性。对简单媒质问题的计算结果与采用Yee网格时域有限差分法所得一致,但更适合于分析含复杂媒质的问题。计算了三类磁各向异性PBG结构的色散特性曲线,指出:磁各向异性媒质都可明显增宽第一阻带;对称型磁各向异性还增多色散特性曲线中的阻带数,但旋磁型各向异性则不影响阻带数。

分析非均匀填充圆柱介质谐振器的二阶精度FDTD公式

从积分形式的Maxwell方程出发 ,利用连续函数的Taylor级数展开 ,严格地给出了包含介质交界面的二阶精度时域有限差分 (FDTD)公式 ,解决了以往FDTD法处理非均匀介质填充区域问题时只有一阶精度的问题。分析表明 ,为了获得二阶精度 ,除了需要引入适当等效介电常数外 ,还必须采用适当非均匀网格。该方法被用于轴对称圆柱介质谐振器的分析。计算结果与理论值吻合良好 。

基于圆柱坐标非均均FDTD网格的图形可视化

基于非均匀 FDTD 网格的电磁场模拟是解决电磁场问题的一种有效方法。介绍一个柱坐标系下非均匀 FDTD 网格生成系统,实现了网格图形的可视化。该系统能够快速、有效地生成一维、二维、三维 FDTD 网格图形和物体几何图形。这些图形不仅直观准确,还具有动态和可调等特性,从而为 FDTD 用户提供了丰富的可视化服务。

网格长度对FDTD计算的影响

基于平面波传播的物理性质 ,提出一种FDTD改进方法———在研究稳态问题时 ,为保证数字波前与入射方向垂直 ,网格划分不能是固定的 ,其长度之比应随入射方向变化。研究了改进方法对数值色散的影响 ,并与传统方法作了比较。在三维Yee网格中对平面波的模拟结果表明 ,改进方法的收敛性能大为提高 。

FDTD算法在等离子体振子天线辐射特性分析中的应用

采用了FDTD算法,结合MATLAB软件对不同等离子体参数(密度、碰撞频率)及不同工作信号频段下的等离子体柱天线S参数和归一化电场辐射方向图进行了仿真计算;并分析了等离子体参数变化时所对应的天线电参数变化规律。研究结果表明:等离子体天线的各种电参数会随着等离子体参数及信号频率的变化而改变,进而达到控制等离子体天线辐射特性的目的。

一种新的FDTD差分网格

提出了一种新的时域有限差分法(FDTD)差分网格,使电场各分量位于网格的顶点,磁场各分量位于网格的中心.导出了基于新网格的FDTD迭代公式,讨论了新网格对FDTD基本理论的影响.新网格的优点在于:更新某一分量时,用到了其周围更多的信息,使计算精度得到提高.数值实验证明新网格对提高计算精度是有效的.

圆形槽波导的FDTD分析

圆形槽波导[1 ] 是一种新型的宽频带、大功率 ,低损耗和大尺寸波导结构 ,在毫米波、亚毫米波波段有重要应用前景。利用时域有限差分法 (FDTD)分析了圆形槽波导的传输特性 ,计算了圆形槽波导工作在主模TE[1 ]1 1 情况下的色散曲线和截止频率 ,并与已知的理论值相比较 。

基于FDTD方法的通信对抗无人机干扰能力分析

天线是通信对抗系统的关键组成部分,其性能直接影响整个系统的作战效能。采用时域有限差分法(FDTD)分析无人机的机载VHF干扰天线,计算了天线的辐射方向图。以干扰有效压制区作为无人机通信干扰能力的评估指标,提出了一种计算无人机处于任意姿态时的地面干扰有效压制区的方法。计算结果证明了该方法的可行性和有效性。

基于STL文件的FDTD网格剖分算法

针对复杂目标的时域有限差分(finite-difference time-domain, FDTD)法计算,提出了一种将非结构化网格直接转化为Yee网格的改进算法.该算法在射线求交方法的基础上对射线方程与三角面元求交公式进行优化,实现了快速的目标网格生成,有效降低了计算复杂度并提升了剖分效率.通过介质球、军舰和F22飞机模型等算例验证了该算法的正确性和高效性,可为大规模复杂目标的FDTD计算提供支撑.

人体对移动通信手机天线辐射特性的影响

本文用时域有限差分法成功地模拟了移动通信中常用的单极天线手机的辐射特性．并考虑实际使用条件下天线与人体的作用，计算得到受人体影响时的天线辐射方向图和辐射效率．

对时域有限差分法分析微带贴片天线的某些改进

采用非分裂式理想匹配层 (UPML)吸收边界条件有效地减小了计算空间 ;使用金属细线算法考察了探针半径对微带天线特性的影响 ;对于输入阻抗及方向图计算中涉及到的晚时响应采用修正的广义函数束方法(GPOF)进行外推插值 ,大大节省了计算时间 ,并使用解析方法有效地减少了离散傅立叶变换的计算量 ;对于采用软激励时时域电压波形不收敛于零的问题提出了一种解决办法 ;比较了有限大及无限大介质衬底对天线特性的影响。计算结果与现有文献及实验数据相比较 。

“地-电离层”波导结构中媒质变化对VLF电波场强的影响

甚低频(VLF)无线电波被广泛应用于超远程导航与通信,而其传播信道内电离层与地层媒质的复杂非均匀变化成为影响其传播特性的主要因素。本文采用二维球坐标时域有限差分(FDTD)方法,结合基于GPU的并行加速策略,仿真分析了电离层参数变化、地质类型改变等对电波传播性能的影响。同时,针对“地-电离层”波导中媒质的突变不均匀性,采用局部复杂区域的非均匀网格剖分技术,仿真分析了跨昼夜路径以及陆海混合路径下的甚低频电波传播特性,在保证计算精度的同时,大大减少计算机消耗、缩短计算时间。

TEM喇叭天线阵列辐射特性研究

应用FDTD方法分析TEM喇叭天线阵列的瞬态辐射特性 ,分析了阵列单元之间的互耦对天线阵列远场辐射的影响。TEM喇叭天线阵列单元沿E面叠状排列可以改善阵列的低频辐射。原理上阵元越多 ,天线阵列的增益越高 ,而线性阵列只压缩一个面的方向图。改变阵列单元间馈入信号的时延 ,可以实现阵列方向图主瓣方向的偏移。用半TEM喇叭天线组成槽状排列二元线阵和四元线阵 ,进行了相应的原理性实验 ,实验结果与理论数值模拟基本一致。

非全向介质谐振天线的数值模拟

在PC机上对一个非全向介质辐射器 (UDR)模型进行了FDTD模拟 ,求出了远场区辐射方向图 ,观察了脉冲波形的传播过程 ,讨论了前后功率流动情况 ,得出的数值结果与实测值有较好的吻合 ,证明了这是一种仅在正前方有极强辐射的宽波束高增益天线雏形 ,它的这种特性较适合应用于卫星通讯天线和移动通信的手机天线 ,它的方向图增益较单极子天线有极大的提高 ;此外 ,这种天线模型也可应用于车载天线。

覆盖层和空气隙对微带贴片天线影响的研究

应用时域有限差分法模拟同轴线馈电贴片天线的瞬态特性，分析了具覆盖层和空气隙的微带贴片天线，提取出谐振频率结果与实验结果吻合较好。求解了带宽和辐射方向图，并讨论了介质覆盖和空气隙对天线谐振频率和辐射特性的影响。

一种单向介质辐射器的数值模拟

在ＰＣ机上应用扩展虚拟内存技术对一种单向介质辐射器（ＵＤＲ）模型进行了ＦＤＴＤ模拟，求出了远场区辐射方向图，得出的数值结果与实测值较好地吻合；讨论了前后功率流，证明了这是一种仅在正前方有极强辐射的定波束高增益天线原型。该天线适合移动通信的手机天线、防撞雷达、空间功率合成器等特殊应用。

二维声子晶体带隙的栅板调节作用研究

以二维铁/水正方形排列声子晶体平板为主板模型,用时域有限差分法(FDTD)分析栅板对主板声波通透性的影响,结果发现,栅板的材料、填充率、位置、厚度、密排结构等都会影响主板的声波通透性。其中,极软材料的栅,主要阻碍低频声波的传播;大填充率栅板的影响较小填充率栅板的大;多层栅板的影响较单层栅板的大;密排结构的栅板会极大地影响主板的声通透性,甚至引入高频带隙。栅板对主板的调节作用可望在声滤波、声聚焦、超声成像等方面有重要应用。

具覆盖层微带贴片天线的时域有限差分法分析

采用时域有限差分法模拟了具有覆盖层微带贴片天线的瞬态特性 ,为实现含多种介质复杂结构天线的分析应用理想匹配层吸收边界条件和网格共形技术模拟同轴线的馈电 ,求解出与实验结果有极好的吻合的谐振频率 ,并进一步求解辐射方向图 ,讨论了不同介质覆盖和空气隙对微带贴片天线谐振频率和辐射特性的影响 .

天线罩介质对圆形贴片天线辐射特性影响的分析

应用FDTD法进行全波分析 ,采用理想匹配层吸收边界条件 ,对圆形贴片和同轴线的馈电部分采用共形技术 ,在求解出的谐振频率与实验结果吻合的条件下 ,求解辐射方向图 。