一种计算效率优于XFDTD电磁仿真软件的方法

提出了一种基于FDTD方法的PML和MUR混合吸收边界条件。在FDTD计算空间的6个边界面上,通过在传输线沿电波传输方向上的两个端面设置PML吸收边界,在另外的边界面上设置MUR吸收边界的方法来实现,并应用于计算CPW的色散特性,给出了特性阻抗随频率变化的曲线,其计算结果与XFDTD电磁仿真软件得出的结果进行了比较,得到了良好的一致性,而且计算时间相对于XFDTD大大缩短,从而提高了计算效率。

基于XFDTD电磁环境仿真中的雷达天线建模

通过阐述研究电磁环境仿真的重要意义,尤其是电磁环境仿真中的信号仿真,应用FDTD算法对雷达信号特征进行分析。为提电磁环境模拟逼真度,以雷达天线为例,通过三维电磁仿真平台XFDTD软件,完成天线的仿真,并给出天线指定点的电磁场信息,实现了全软件的方法进行仿真模拟,将仿真出的结果进行分析,为电磁环境仿真模拟的纯软件建模提供了理论依据和支持。

FDTD结合XFDTD研究TEM喇叭天线

针对需要研究的超宽带TEM喇叭天线,先应用XFDTD软件进行建模和剖分,然后使用Fortran语言读取包含网格剖分信息的文件,完成计算模型的初始化,再采用Fortran语言实现时域有限差分法算法,对天线模型在时域进行迭代运算,完成天线的仿真,并给出天线指定点的电磁场信息。与XFDTD软件相比,编写的FDTD程序具有计算时间短、占用内存小的优点。

基于XFDTD的箱变开孔金属外壳雷电电磁脉冲防护

为研究户外配电设备对雷电电磁脉冲(LEMP)的防护能力,利用基于时域有限差分法(XFDTD)的全波三维电磁场模拟仿真软件对近场LEMP与户外箱变金属开孔外壳的耦合情况进行仿真模拟,得到3种正面具有不同形状散热孔阵的箱变在距回击点30 m处,其内部距开孔位置5 cm,50 cm和100 cm处的耦合电场强度与电磁功率密度。研究表明,能量主要集中在低频段(2 MHz以下)的LEMP与正面有散热孔阵的变电站腔体发生耦合时,耦合进内部的电磁能量主要集中在开孔附近;对于相同排列方式的孔阵,腔内耦合电磁能量按照长方形、正方形和圆形顺序依次减小,具有圆形孔阵的变电站电磁屏蔽效能最佳;腔体内远离开孔处的电磁危害要小于开孔位置附近,耦合电磁能量可能会严重干扰变电站的正常工作,但不会损坏其内部电子元件。

应用XFDTD对平面扇形偶极子天线的仿真与设计

本文探讨了平面扇形偶极子天线在设计中应遵循的基本原则。平面扇形偶极子天线是探地雷达系统中常用天线,为了提高其宽频带性能以及减小无谓辐射,优化设计出采用屏蔽和集中加载方式的天线,并用XFDTD软件对其进行仿真,给出了电磁场分布、近场时域波形以及方向图。

基于XFDTD仿真的变压器局放特高频信号空间搜索定位方法研究

为有效检测局部放电故障,同时快速定位局部放电位置,采用局放特高频信号空间搜索定位方法对放电源进行定位,同时用XFDTD电磁场分析软件对局部放电定位进行仿真计算。结果表明,空间搜索定位方法可以对故障源进行快速定位。所提方法定位速度快,误差小,对确保变压器设备安全运行具有重要意义。

基于XFDTD的微带滤波器的设计与仿真

在实际应用中,微波电路的频率范围非常广,而通常有用信号只在很小的频率范围内,因此需要滤波器来实现。滤波器选择性地通过或抑制某一频段信号的装置,在频率很高时,滤波器通常由分布参数元件构成,因为其成本低且有较高的可重复性。而绝大部分分布参数滤波器都是用微带线设计的,通过在电路板上构成回路来实现滤波特性。文章简要介绍了一种以高阻线和低阻线分别代替电感和电容构建低通滤波器的方法,并着重通过一个设计实例给出微带低通滤波器的设计过程和XFDTD仿真结果。

雷达目标电磁散射特性的仿真研究

分别采用电磁场仿真软件HFSS和XFDTD仿真计算了不同电尺寸雷达目标的电磁散射特性,对仿真所得电磁散射数值进行分析,同时与理论值相比较,得出如下结论:HFSS适用于仿真计算电小尺寸目标的电磁散射特性,而XFDTD适用于仿真计算不同电尺寸目标的电磁散射特性。并利用XFDTD仿真计算了某型飞机随频率变化的电磁散射特性曲线,对于反隐身有很大的参考价值。

相控阵天线空域极化特性的高频仿真分析

以天线的空域指向为变化因素来分析研究相控阵天线的空域极化特性,推导了偶极子线性阵列在空域波束电扫时的极化特性。采用三维电磁仿真平台(XFDTD)设计了具有625个单元的平面矩形相控阵天线,计算了天线远场的主极化和交叉极化分量,进而利用空域极化描述子得到了不同波束指向下典型相控阵天线极化特性的变化规律。结果表明:相控阵天线的极化特性分析较机械扫描体制复杂,其极化状态的改变取决扫描角、阵元特性以及阵元耦合等非理想因素,并随扫描角近似线性变化。该结论和理论分析的结果相吻合,为相控阵天线空域极化特性的应用提供了理论依据和支持。

仿真得出的隐身飞机短波波段雷达截面积特性

为了研究天波雷达超视距探测,需要隐身飞机在短波波段的雷达截面积特性,但是得不到实测数据,因此采用成熟的XFDTD电磁计算软件结合3ds-Max模型,对F-22短波波段的后向散射RCS特性进行了仿真。仿真得出:F-22在短波波段散射特性接近谐振散射,RCS值较大,并且随着入射雷达频率和入射角度的改变会进一步增大。这些特性导致隐身飞机在短波波段很难隐身,与报道的天波雷达可以探测F-22相吻合,并为天波雷达的参数设计及使用方法指出了方向。

电磁仿真软件在《电磁场与波》教学中的应用

《电磁场与波》课程理论性强、概念抽象。通过对典型实例的仿真研究,利用电磁仿真软件设计出适合该课程的实践教学环节,形象演示了电磁波在空间的传播和分布,学生加深了对电磁波传播特性的理解,提高了教学质量。

用于人体中心无线网络的平面倒F天线仿真

仿真了用于构建人体中心无线网络的蓝牙通信系统平面倒F天线.依据天线理论和人体中心无线网络的特定需求,选择工作于蓝牙频段的平面倒F天线为仿真对象.通过对电磁场EDA仿真软件的整体了解,选择美国REMCOM公司的全波三维电磁仿真软件XFDTD作为仿真平台.仿真结果为,在2.45 GHz的中心频率下,电压驻波比1.31,输入阻抗50.4-j13.3Ω,频带宽度130 MHz,相对带宽5.3%,天线系统效率79.94%.该性能优良的窄带天线,可满足人体中心无线网络的通信需求.

预兼容实验室场地归一化衰减的仿真计算

如今电子产品的电磁兼容性受到人们越来越多的重视。而验证电子产品电磁兼容设计的合理性的主要手段就是电磁兼容测试。标准的电磁兼容实验室可以很好的满足产品电磁兼容测试的要求。但由于其建造成本过高,导致国内此类实验室的数量很少。很多研究所和高校建设了成本比较低但与标准实验室有一定差距的预兼容实验室。为了使其能尽量与标准实验室吻合,在设计阶段就根据其需求对其性能进行仿真计算就显得非常重要。文章主要对预兼容实验室场地归一化衰减用XFDTD软件进行了仿真计算,所得的结论对预兼容实验室的建设有一定的指导意义。

变姿势人体模型SAR研究

世界各国在二十世纪末期开始专注于电磁辐射对人体健康的影响与规范的研究,当人们携带了越来越多无线终端,诸如便携式手机,掌上电脑(Personal Digital Assistant,PDA),膝上电脑,蓝牙终端等等,而且未来的发展方向会走向个人中心无线网络与可穿戴无线网络,这个问题将进一步被放大。由于生物体受到的辐射与人体的姿势密切相关,本文采用了美国Ramcom公司旗下的产品varipose建立不同姿势下的3D人体电磁模型,然后用时域差分法计算了150MHz平面波照射下不同姿态的SAR分布,其结果可以为电磁辐射卫生标准的制定提供参考;对于对于电磁波医学应用和电磁防护均有一定的意义。

基于FDTD对GHz横电磁波室工作区的场强仿真

在GHz横电磁波室内进行辐射实验时,由于电磁波在室内传播会发生反射、绕射、散射、吸收等现象,导致了很难精确地分析GHz横电磁波室内的场强。以放置在GHz横电磁波室小工作区内的玻璃箱为研究对象,利用AutoCAD 2008建立三维模型,导入基于FDTD(时域有限差分法)的XFDTD软件进行仿真,得到玻璃箱的场强分布。最后通过对比分析仿真数据与实际测量数据,证明了玻璃箱内的场强在1.8GHz、140dBμV/m的条件下是均匀电磁场,而且不均匀性不超过±2dB,达到了生物医学实验的要求。该仿真为高精度、高速度地计算室内复杂的电磁场问题提供了一种新的方法。

基于Biexponential基电流传输线通道模型的地闪回击近场电磁环境

地闪回击过程中产生的雷电电磁脉冲作为一种场强幅度大,频谱分量复杂的高功率电磁脉冲,其在回击近场区会形成极为复杂的电磁环境。随着微电子技术的快速发展,微电子设备电磁敏感度大大提升,从三维空间入侵的雷电电磁脉冲对于电子及电气设备的电磁危害不仅限于干扰其正常工作,更有甚者会造成设备的损毁。利用基于Biexponential基电流函数的传输线通道模型,模拟地闪回击物理过程以研究回击近场区综合电磁环境。研究结果表明:利用基于时域有限差分法的XFDTD电磁场仿真软件,可以便利地获得形象直观的回击近场区三维电磁场分布情况。回击近场区复杂的电磁环境会严重影响电子设备的正常运行,近场区LEMP的电磁危害不可小觑。

电磁脉冲在高空电离层等离子体中传输特性研究

高层大气在太阳紫外线、Χ射线和高能粒子的作用下,部分中性分子电离成离子和自由电子,形成等离子体区域即电离层。为了研究电离层对电磁脉冲传输的影响,本文使用基于时域有限差分法的全波三维电磁场模拟仿真软件(XFDTD),按照等离子体设备参数建立电磁脉冲传播模型,分析电磁脉冲穿过等离子体前后的时频特性,并与已有的试验结果进行了对比,初步得出等离子体对电磁脉冲具有展宽以及衰减的影响。

基于FDTD的GIS局部放电UHF信号传播特性仿真研究

为研究GIS内部局部放电传播特性,通过外置式UHF传感器接收从绝缘子金属法兰浇注孔表面发射出的电磁波信号,并利用有限时域差分法(FDTD),借助XFDTD仿真软件建模一段GIS腔体,对其内部局部放电信号的传播特性进行分析。结果表明:从金属法兰浇注孔发射出的超高频局部放电信号沿GIS腔体轴线方向的电场分量最大;浇注孔长边中线处电场强度的模值大于两侧模值,且两侧对称分布;金属法兰表面局部放电信号短边侧磁场强度模值大于长边中线磁场强度。

随钻电磁波测井影响因素分析

随钻电磁波电阻率测井的影响因素包括井眼、仪器偏心、井轴与地层相对夹角、各向异性、围岩、电介质和泥浆侵入等。通过不同的模型可以研究随钻电磁波电阻率测井的响应，对于随钻电磁波电阻率测井的正反演模拟与解释都有重要的指导意义，本文以贝光休斯MPR仪器为模拟仪器，介绍了利用XFDTD方法模拟井下情况所得到的这些环境因素影响的实验结果。

开关柜电缆室局部放电特性分析

为了能更加清晰直观了解局部放电现象的传播特点,通过时域有限差分法在SolidWorks软件中建立开关柜物理模型,并将其以.sat文件导入XFDTD实施仿真分析。探索了变电所开关柜局部放电的电场强度与观测位置、激励源幅值、脉冲宽度等因素之间的关系。另外,通过提高激励源幅值来模拟电气化铁路因列车通过导致牵引负荷波动性较大的特点。