共形弱条件稳定时域有限差分法在色散介质中的应用

1

作者 武岳 马朝轶 +3 位作者 邢浩然 范超 王蒙军 郑宏兴 《电波科学学报》 北大核心 2025年第3期448-456,共9页

针对仿真目标中含有不规则形状贴片的情况,为实现更加高效、精确的计算,提出了一种基于辅助微分方程(auxiliary differential equation,ADE)的弱条件稳定时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)法。从麦克斯韦方程组时域旋... 针对仿真目标中含有不规则形状贴片的情况,为实现更加高效、精确的计算,提出了一种基于辅助微分方程(auxiliary differential equation,ADE)的弱条件稳定时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)法。从麦克斯韦方程组时域旋度方程出发,推导了基于ADE的弱条件稳定FDTD法中引入共形技术的迭代公式并加以编程实现,同时验证了所提出方法的精度和稳定性,并将其应用于宽带极化转换器的仿真。结果表明:稳定性条件和内存占用量基本不受影响,在9.9~16.6 GHz频段内,极化转换率大于90%的相对带宽可达到48.4%;相比色散介质中的弱条件稳定方法和共形方法,该方法明显提高了计算的精确度和效率,满足实际工程仿真需求。本文方法作为一种弱条件稳定方法,适合仿真单个方向具有精细结构的对象。 展开更多

关键词 时域有限差分(fdtd)法 辅助微分方程(ADE) 弱条件稳定 共形技术 极化转换表面

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基于混合形函数和Gurtin变分原理的动力时域有限元方法

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作者 陈凤玲 何宜谦 +1 位作者 于洋 杨海天 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1012-1019,共8页

提出一种基于多项式和三角函数混合的形函数及其构造方法,结合Gurtin变分原理和加权余量法,建立了三种时域有限元方程,从而为描述变量的时变特性提供了更灵活和多样的选择。在基于增维降阶一阶动力方程的时域有限元计算中,提出了一种算... 提出一种基于多项式和三角函数混合的形函数及其构造方法,结合Gurtin变分原理和加权余量法,建立了三种时域有限元方程,从而为描述变量的时变特性提供了更灵活和多样的选择。在基于增维降阶一阶动力方程的时域有限元计算中,提出了一种算法稳定的分析方法,当形函数形式、时间步长及节点数给定,可通过数值计算对算法的稳定性进行判定。通过算例对所提方法的有效性进行了数值验证,考虑了多项式、简谐荷载作用下常/变刚度、质量的动力问题,探讨了不同时间有限元建模方式、形函数、插值点个数、时间步长等因素对计算精度和计算效率的影响,并与解析解、Newmark法、中心差分法等进行了比较,得到了满意的结果。 展开更多

关键词 动力分析 混合形函数 时域有限元 Gurtin变分原理 加权余量法

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基于FDTD法的传输线串扰时域响应分析与实验研究 被引量：7

3

作者 衣斌 张楠 王泽忠 《现代电力》 2008年第1期40-43,共4页

为了研究传输线之间的串扰问题,基于传输线时域有限差分(FDTD)法,对二平行线模型的传输线串扰时域响应问题进行了仿真研究。通过在二平行线模型的干扰线端口加入上升沿为ns级的梯形波,仿真分析了二平行线模型各个端口的电压波形;同时,... 为了研究传输线之间的串扰问题,基于传输线时域有限差分(FDTD)法,对二平行线模型的传输线串扰时域响应问题进行了仿真研究。通过在二平行线模型的干扰线端口加入上升沿为ns级的梯形波,仿真分析了二平行线模型各个端口的电压波形;同时,基于实验室研究设备,对共地平行传输线间的串扰电压进行了实验研究,并将部分实验结果与理论仿真结果进行了比较分析。结果显示:仿真波形的振荡与幅度和测量结果的振荡与幅度基本一致,仿真的脉冲宽度略大于测量脉冲宽度,仿真结果峰值略大于测量峰值。这说明传输线时域有限差分(FDTD)法在分析ns级上升沿的传输线耦合问题时是有效的。 展开更多

关键词 平行传输线 串扰 时域有限差分(fdtd)法 测量 时域响应

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一种新型全域时域有限差分法

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作者 郑阳明 褚庆昕 《微波学报》 CSCD 北大核心 2005年第3期19-22,42,共5页

提出一种基于半导体器件漂移扩散模型并结合交替方向隐式时域有限差分(AD I-FDTD)法的新型全域FDTD法。该方法时间步长的选择取决于数值精度而非稳定性,克服了传统全域FDTD法为了保持数值稳定性,时间步长的选取受限于Courant稳定性条件... 提出一种基于半导体器件漂移扩散模型并结合交替方向隐式时域有限差分(AD I-FDTD)法的新型全域FDTD法。该方法时间步长的选择取决于数值精度而非稳定性,克服了传统全域FDTD法为了保持数值稳定性,时间步长的选取受限于Courant稳定性条件的问题。该方法的复杂度稍微增加,但是通过增加时间步长,减少计算时间、提高计算速度。该方法的主要特点是模拟一个简单的二极管分布开关电路。 展开更多

关键词 时域有限差分法 全域 fdtd法 漂移扩散模型 时间步长 半导体器件 数值稳定性 稳定性条件 交替方向 非稳定性 数值精度 计算时间 计算速度 开关电路 主要特点 复杂度 二极管

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非线性器件的时域有限差分法分析 被引量：1

5

作者 蔡鹏 杨雪霞 徐得名 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期136-139,共4页

用时域有限差分法(FDTD)分析了两种非线性集总元件.提出了一种改进的非线性集总网络算法(INL2N),解决了肖特基二极管在FDTD法中轴向占多个网格情况的处理方法;同时给出了分析耿氏二极管的一组实用的FDTD迭代公式;这两种方法的计算结果... 用时域有限差分法(FDTD)分析了两种非线性集总元件.提出了一种改进的非线性集总网络算法(INL2N),解决了肖特基二极管在FDTD法中轴向占多个网格情况的处理方法;同时给出了分析耿氏二极管的一组实用的FDTD迭代公式;这两种方法的计算结果与文献及SPICE结果吻合较好. 展开更多

关键词 非线性器件 时域有限差分法(fdtd) 肖特基二极管 fdtd法 耿氏二极管 SPICE 网络算法 集总元件 处理方法 迭代公式 计算结果

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电磁脉冲作用下地面铺设屏蔽电缆蒙皮电流分布的时域计算方法研究 被引量：13

6

作者 刘顺坤 陈雨生 +2 位作者 孙蓓云 周辉 谢彦召 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期283-286,共4页

为克服传输线理论方法求解电磁脉冲电缆耦合问题存在的不足,对电磁脉冲电缆耦合问题进行了时域求解方法的研究。引入了适用于电磁脉冲电缆耦合问题数值求解的基于细线散射的时域有限差分(FDTD)法,将Gedney's PML进行了扩展,使其可... 为克服传输线理论方法求解电磁脉冲电缆耦合问题存在的不足,对电磁脉冲电缆耦合问题进行了时域求解方法的研究。引入了适用于电磁脉冲电缆耦合问题数值求解的基于细线散射的时域有限差分(FDTD)法,将Gedney's PML进行了扩展,使其可以用于各向同性有耗计算域截断问题的处理。利用建立的数值方法,模拟了电磁脉冲作用下地面铺设屏蔽电缆引起的蒙皮感应电流分布规律及波形特征,并利用辐射波电磁脉冲模拟器对该问题进行了实验研究。计算与实验结果在误差范围内的一致性证明了数值结果的可靠性,以及该时域计算方法在处理电磁脉冲电缆耦合问题的可靠性。 展开更多

关键词 时域有限差分(fdtd)法 电磁脉冲 屏蔽电缆 传输线理论

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FDTD等效入射波法分析PSTM 被引量：8

7

作者 简国树 王景芝 +2 位作者 王晓秋 吴世法 潘石 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第3期226-228,共3页

本文提出一种简捷有效的方法 ,即等效入射波法分析光子扫描隧道显微镜 (PSTM)。作为验证 ,计算了 3维情况下 ,形貌起伏样品和嵌埋的不同折射率样品 ,S和P极化情况下 ,等高扫描面上的场分布的PSTM图像 ,并与其他方法进行比较。比较表明 ... 本文提出一种简捷有效的方法 ,即等效入射波法分析光子扫描隧道显微镜 (PSTM)。作为验证 ,计算了 3维情况下 ,形貌起伏样品和嵌埋的不同折射率样品 ,S和P极化情况下 ,等高扫描面上的场分布的PSTM图像 ,并与其他方法进行比较。比较表明 ,时域有限差分法 (FDTD)等效入射波法与其他方法已有的结果符合相当好 ,并具有简捷 ,降低对吸收边界的要求 。 展开更多

关键词 时域有限差分法 fdtd 入射波法 PSTM 光子扫描隧道显微镜 吸收边界

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PML-FDTD法在分析负折射率材料中的应用 被引量：6

8

作者 宋磊 李康 +3 位作者 孔繁敏 庄桥 杨光杰 梅良模 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1422-1425,共4页

将时域有限差分(FDTD)法引入了对负折射率材料物理现象的仿真研究.给出了二维TM波在负折射率材料中的时域差分方程,并且在吸收边界处使用了理想匹配层(PML).为了避免在迭代过程中出现的不稳定现象,在差分方程的推导中引入了Drude模型,并... 将时域有限差分(FDTD)法引入了对负折射率材料物理现象的仿真研究.给出了二维TM波在负折射率材料中的时域差分方程,并且在吸收边界处使用了理想匹配层(PML).为了避免在迭代过程中出现的不稳定现象,在差分方程的推导中引入了Drude模型,并对Pendry提出的由负折射率材料构成的平板透镜具有的完美成像现象进行了数值仿真验证.由仿真结果发现,完美成像现象只在平板透镜的折射率n=-1时出现,当n≠-1时则会出现近轴聚焦效应. 展开更多

关键词 负折射率材料(DNG) 时域有限差分(fdtd)法 理想匹配层(PML) Drude模型

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双极化微带天线单元及二元阵的FDTD法分析 被引量：3

9

作者 杨雪霞 钟顺时 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第9期1333-1335,共3页

本文用FDTD全波分析法研究了双极化方形贴片单元的物理参数,即馈线宽度、相对介电常数和基片厚度对天线谐振频率、反射系数和隔离度的影响.比较了这些参数对二元阵和单元性能影响的不同,同时研究了阵列互耦随天线参数的变化情况.

关键词 二元 fdtd法 双极化 微带天线阵 时域有限差分法 阵列互耦

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高效分裂平面波FDTD方法研究 被引量：2

10

作者 王辉 黄志祥 吴先良 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期604-608,共5页

文章针对二维TMz模提出了一种新的基于分裂场思想的FDTD平面波源高效引入方法:分裂平面波FDTD法(SP-FDTD),该方法从根本上消除了插值及相速不匹配带来的误差;通过对不同入射角度的正弦平面波源及高斯脉冲波源的泄漏测试,结果表明SP-FDT... 文章针对二维TMz模提出了一种新的基于分裂场思想的FDTD平面波源高效引入方法:分裂平面波FDTD法(SP-FDTD),该方法从根本上消除了插值及相速不匹配带来的误差;通过对不同入射角度的正弦平面波源及高斯脉冲波源的泄漏测试,结果表明SP-FDTD可以实现完美的总场/散射场分离,使得泄露降至-340dB的水平;另外,SP-FDTD方法可以推广至三维及高阶FDTD情形,这也是本文所提方法的优势。 展开更多

关键词 时域有限差分 总场/散射场分离 分裂平面波fdtd法

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一种分析探针加载微带天线的局部共形FDTD法 被引量：2

11

作者 崔俊海 钟顺时 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期910-912,共3页

提出一种局部共形时域有限差分法 (LCFDTD) ,对短路探针加载的小型微带贴片天线进行了精确的数值分析 .该方法对任意尺寸和位置的同轴探针和短路探针都可精确模拟 ,并且可用来模拟多探针加载情况 .计算结果和实验结果相一致 ,证明了本... 提出一种局部共形时域有限差分法 (LCFDTD) ,对短路探针加载的小型微带贴片天线进行了精确的数值分析 .该方法对任意尺寸和位置的同轴探针和短路探针都可精确模拟 ,并且可用来模拟多探针加载情况 .计算结果和实验结果相一致 ,证明了本文方法的有效性 . 展开更多

关键词 共形fdtd法 微带天线 时域有限差分法 探针加载 输入阻抗 无线通信

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三导体横电磁波室的FDTD法分析

12

作者 张娴 景莘慧 蒋全兴 《计量学报》 CSCD 北大核心 2002年第4期303-306,共4页

运用时域有限差分 (FDTD)法模拟三导体横电磁波室 (TTEMcell)内部的空间场分布 ;给出了在不同频率 (30MHz、15 0MHz)正弦信号的激励下TTEMcell横截面的场分布和纵向场分布的理论值和实测值 ,理论计算与实测结果基本吻合 。

关键词 fdtd法 三导体横电波传输室 时域有限差分法 场分布

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基于MW-FDTD与树木精细模型的树林电波传播研究

13

作者 刘健明 陈鹏 +2 位作者 杨永钦 苏婷 迟阔 《电波科学学报》 北大核心 2025年第3期559-566,共8页

随着城市低空经济的提出和发展,对城市无线通信信道精细化建模仿真提出了更高的要求。特别是在无人机等应用场景中,城市树林环境对电波传播的影响不可忽略。本文首先提出了树木精细建模方法,相较于传统的树木近似建模方法,所提方法能够... 随着城市低空经济的提出和发展,对城市无线通信信道精细化建模仿真提出了更高的要求。特别是在无人机等应用场景中,城市树林环境对电波传播的影响不可忽略。本文首先提出了树木精细建模方法,相较于传统的树木近似建模方法,所提方法能够更精确地描述树木特征;其次,引入向量化滑动窗时域有限差分(moving window finite-difference time-domain,MW-FDTD)方法,提高了树林电波传播问题的计算效率;最后,针对两类典型城市植被环境,进行了树林电波传播测量,并将测量数据与数值仿真结果进行了对比。数据对比结果表明,与传统MW-FDTD相比,向量化MW-FDTD具有更高的计算效率;与树木近似模型相比,树木精细模型的仿真结果与实测数据的均方根误差更小。 展开更多

关键词 传播模型 时域有限差分(fdtd)法 滑动窗 树木模型 电波传播特性

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基于改进Agrawal模型和FDTD法的感应雷过电压算法 被引量：16

14

作者 徐兴发 聂一雄 +1 位作者 程汉湘 徐亮 《南方电网技术》 2014年第1期27-32,共6页

为了计算架空配电线路雷电感应过电压,利用Nucci提出的雷电回击通道模型(MTLE模型),计算雷电回击电流产生的空间电磁场,采用Cooray-Rubinstein公式计算大地电导率影响的水平电场分量,并改进Agrawal场线耦合模型,建立架空配电线路雷电感... 为了计算架空配电线路雷电感应过电压,利用Nucci提出的雷电回击通道模型(MTLE模型),计算雷电回击电流产生的空间电磁场,采用Cooray-Rubinstein公式计算大地电导率影响的水平电场分量,并改进Agrawal场线耦合模型,建立架空配电线路雷电感应过电压方程,基于时域有限差分(FDTD)法,计算10 kV架空线路的雷电感应过电压数值。结果表明,大地电导率对计算结果影响较大,大地电导率使线路上的感应电压幅值降低接近20 kV;不同回击传播速率也影响感应雷过电压的数值。定量计算雷电感应过电压,需要分析各种因素对计算感应雷击过电压的影响,完善计算方法,保障计算准确性,使理论与计算方法适用于实际的配电线路防雷设计,提供有价值的参考依据。 展开更多

关键词 架空配电线路 感应雷过电压 Agrawal耦合模型 数值计算 时域有限差分(fdtd)法

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线天线输入阻抗的变分原理结合FDTD求解 被引量：8

15

作者 杨娟 张玉 梁昌洪 《电波科学学报》 EI CSCD 2003年第1期48-52,共5页

将变分原理与时域有限差分 (FDTD)法相结合 ,求解了对称振子的输入阻抗 ,克服了直接用FDTD的V/I定义式求天线输入阻抗的不准确性。文中方法避免求解表面散射场时的数值微分 ,减少了计算误差 ,获得了较好的结果。

关键词 变分原理 fdtd 天线输入阻抗 时域有限差分 表面散射场

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Pade插值结合FDTD法应用于宽角度RCS的快速获取

16

作者 许锋 洪伟 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期42-45,共4页

引入Pade插值技术 ,对FDTD法计算的稀疏的RCS响应进行逼近 ,然后用获得的Pade有理逼近式计算宽角度RCS响应 .文中采用了最小二乘法 ,进行全局约束 ,以充分利用已有信息 ,达到最佳逼近的效果 .计算结果表明 ,Pade有理逼近式能很好地逼近F... 引入Pade插值技术 ,对FDTD法计算的稀疏的RCS响应进行逼近 ,然后用获得的Pade有理逼近式计算宽角度RCS响应 .文中采用了最小二乘法 ,进行全局约束 ,以充分利用已有信息 ,达到最佳逼近的效果 .计算结果表明 ,Pade有理逼近式能很好地逼近FDTD法精确计算的曲线 。 展开更多

关键词 Pade插值 时域有限差分法 雷达散射截面 最小二乘法 fdtd法 电磁散射 宽角度RCS响应 快速逼近

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电磁场时域数值算法的新进展 被引量：10

17

作者 魏兵 陈娟 +3 位作者 何欣波 范凯航 杨谦 李林茜 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期55-68,共14页

电磁场时域计算方法由于一次计算可以获得目标的时域响应,结合傅里叶变换得到宽带信息等的优势越来越受到关注.本文介绍了近年来时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)法和时域有限元(finite element time-domain,FETD)无... 电磁场时域计算方法由于一次计算可以获得目标的时域响应,结合傅里叶变换得到宽带信息等的优势越来越受到关注.本文介绍了近年来时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)法和时域有限元(finite element time-domain,FETD)无条件稳定算法方面的研究进展以及FETD算法的更新方案--时域非连续伽辽金(discontinuous Galerkin time-domain,DGTD)方法的新进展. 展开更多

关键词 时域非连续伽辽金(DGTD)法 时域有限元(FETD)算法 时域有限差分(fdtd)方法 无条件稳定 数值通量

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FDTD法计算铁氧体微带天线的RCS

18

作者 辛雅明 顾长青 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第10期1418-1423,共6页

该文采用并改进了一种将铁氧体进动方程直接离散的更有效的FDTD算法,在结合其它FDTD算法中的新技术基础上分析计算了任意方向外加偏置磁场时铁氧体矩形微带贴片天线的RCS频响特性并给出了一些有用的结论。

关键词 fdtd法 铁氧体 微带天线 RCS 时域有限差分法 雷达截面

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采用重复脉冲法诊断发电机转子绕组匝间短路故障 被引量：33

19

作者 贾志东 陈海 +3 位作者 张征平 夏英来 关志成 姚森敬 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2927-2933,共7页

重复脉冲法(repetitive surge oscilloscope,RSO)是用于诊断发电机转子绕组匝间短路的试验技术。为此,介绍了重复脉冲法的基本原理,讨论了脉冲信号在电机转子绕组内的传播过程。依据传播特性,建立了反映该传播过程的分布参数电路模型并... 重复脉冲法(repetitive surge oscilloscope,RSO)是用于诊断发电机转子绕组匝间短路的试验技术。为此,介绍了重复脉冲法的基本原理,讨论了脉冲信号在电机转子绕组内的传播过程。依据传播特性,建立了反映该传播过程的分布参数电路模型并采用时域有限差分法求解得出绕组内部的暂态波形曲线,分析了该算法的稳定性。然后基于该模型讨论了注入信号的上升沿时间和转子绕组的故障特征对匝间短路故障诊断精度的影响。研究结果表明:重复脉冲法适于对转子绕组进行跟踪分析,其诊断结果的影响因素主要包括匝间短路故障位置和注入信号的上升沿时间,可通过缩短注入信号的上升沿时间来提高诊断精度。 展开更多

关键词 转子绕组 匝间短路 重复脉冲法(RSO) 波过程 时域有限差分法(fdtd) 上升沿时间

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生物电磁剂量学及人体吸收电磁剂量的数值分析 被引量：15

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作者 牛中奇 侯建强 +2 位作者 周永军 王海彬 卢智远 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期580-584,589,共6页

本研究首先概述了生物电磁剂量学的基本内容,接着说明求取人体所吸收电磁剂量的理论剂量学方法及其具体实施步骤,最后,用FDTD这一理论剂量学方法计算了频率为300MHz和1000MHz的正弦电磁波在归一化(即环境功率密度为1mW/cm2)照射条件下... 本研究首先概述了生物电磁剂量学的基本内容,接着说明求取人体所吸收电磁剂量的理论剂量学方法及其具体实施步骤,最后,用FDTD这一理论剂量学方法计算了频率为300MHz和1000MHz的正弦电磁波在归一化(即环境功率密度为1mW/cm2)照射条件下人体内的分布比吸收率SAR(r)、人体主要组织的平均比吸收率SARa和在该组织中SAR(r)的最大值、求出了人体全身平均比吸收率WBA-SAR、绘制了人体各剖面层的平均比吸收率SARa沿人体纵向的分布曲线。本研究所列的分析方法和实施步骤,可适于求取任意频率正弦电磁波照射下人体及各组织的SAR(r)和SARa,因而可为电磁波的生物学效应研究、效应机理研究、效应应用研究和非电离电磁辐射安全标准的制定奠定量化基础。 展开更多

关键词 生物电磁剂量学 比吸收率SAR 时域有限差分fdtd法

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