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二维介质PBG结构色散特性的时域有限差分法分析 被引量:6
1
作者 包秀龙 章文勋 +1 位作者 郑龙根 李乐伟 《应用科学学报》 CAS CSCD 2003年第3期236-240,共5页
采用时域有限差分法分析二维介质柱PBG结构的色散特性.计算表明,在介质填充比相同的条件下含单介质柱周期的PBG结构,其介质柱形状对色散特性的影响很小;而含多介质柱周期的PBG结构,TM波的阻带中心频率随介质柱个数的增多而提高,阻带绝... 采用时域有限差分法分析二维介质柱PBG结构的色散特性.计算表明,在介质填充比相同的条件下含单介质柱周期的PBG结构,其介质柱形状对色散特性的影响很小;而含多介质柱周期的PBG结构,TM波的阻带中心频率随介质柱个数的增多而提高,阻带绝对宽度增大,相对宽度相当. 展开更多
关键词 二维介质 PBG结构 光子带隙结构 色散特性 时域有限差分 带阻频响特性 电磁波
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高阶色散介质的改进移位算子时域有限差分方法 被引量:2
2
作者 张玉强 葛德彪 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1925-1929,共5页
提出一种适用于高阶Debye,Drude,Lorentz及其混合模型的改进移位算子的时域有限差分(SO-FDTD)方法。从介质极化率函数出发,将其写成一阶或二阶有理分式求和的形式,并在随时间步推进计算的过程中,通过引入中间变量和设置临时变量,克服了... 提出一种适用于高阶Debye,Drude,Lorentz及其混合模型的改进移位算子的时域有限差分(SO-FDTD)方法。从介质极化率函数出发,将其写成一阶或二阶有理分式求和的形式,并在随时间步推进计算的过程中,通过引入中间变量和设置临时变量,克服了常规SO-FDTD将高阶模型直接转化为有理分式所导致的计算复杂性和内存占用量大的问题。同时,改进SO-FDTD方法的时域推进计算步骤具有通用性,克服了常规递归卷积(RC-FDTD)方法对各种高阶模型具有不同计算公式,因而不能形成通用计算程序的问题。最后,通过空气-高阶色散介质界面的反射系数计算验证了算法的有效性和通用性。 展开更多
关键词 色散介质 时域有限差分方法 移位算子
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一种高效的色散介质通用时域有限差分方法
3
作者 张玉强 赵琪 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第14期219-222,共4页
提出一种改进的色散介质通用半解析递归卷积时域有限差分(SARC-FDTD)方法;该方法在保持原算法高精度、高稳定性、使用简便等优点的基础上,进一步简化了时域更新公式,以更少的计算量和内存占用,实现了原算法的计算精度。同时,算法的适用... 提出一种改进的色散介质通用半解析递归卷积时域有限差分(SARC-FDTD)方法;该方法在保持原算法高精度、高稳定性、使用简便等优点的基础上,进一步简化了时域更新公式,以更少的计算量和内存占用,实现了原算法的计算精度。同时,算法的适用范围进一步被扩展到极点-留数(PR)和临界点(CP)模型。最后,将算法应用于高阶Debye、Lorentz以及DrudeCP介质中的反射特性研究,验证了其有效性。 展开更多
关键词 色散介质 时域有限差分 半解析递归卷积
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色散金属光学特性分析通用时域有限差分方法 被引量:4
4
作者 张玉强 葛德彪 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期38-43,共6页
结合数字信号处理中的半解析递归卷积(SARC)算法,提出一种用于金属光学特性分析的改进半解析递归时域有限差分方法(SARC FDTD)。该方法保持了SARC算法的绝对稳定性和高精度、低内存等优点,又利用梯形近似使FDTD递推公式更加简洁,计算效... 结合数字信号处理中的半解析递归卷积(SARC)算法,提出一种用于金属光学特性分析的改进半解析递归时域有限差分方法(SARC FDTD)。该方法保持了SARC算法的绝对稳定性和高精度、低内存等优点,又利用梯形近似使FDTD递推公式更加简洁,计算效率进一步提高,对于各种常用金属色散模型,均只需给出模型的极点和对应的系数,即可运用该算法的程序进行计算,具有较好的通用性。最后,通过金属的高阶Lorentz,Drude-Lorentz和Drude-CP三种常用色散模型对算法进行了验证。 展开更多
关键词 金属光学特性 色散介质 半解析递归卷积 时域有限差分方法
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利用时域有限差分法计算并分析非对称共面波导色散特性 被引量:5
5
作者 陈鹏 房少军 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1610-1612,共3页
利用FDTD方法对ACPW的色散特性进行了计算与分析,给出了计算ACPW的FDTD全空间计算模型,取高斯脉冲的激励,选择Mur二阶吸收边界条件,计算得出几种结构的ACPW的特性阻抗Z0(ω),并绘出了Z0随频率变化的曲线.计算结果与测试值取得了良好的... 利用FDTD方法对ACPW的色散特性进行了计算与分析,给出了计算ACPW的FDTD全空间计算模型,取高斯脉冲的激励,选择Mur二阶吸收边界条件,计算得出几种结构的ACPW的特性阻抗Z0(ω),并绘出了Z0随频率变化的曲线.计算结果与测试值取得了良好的一致性. 展开更多
关键词 非对称共面波导 时域有限差分 Mur边界条件 特性阻抗Z0 色散特性
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时域有限差分法结合Pade逼近快速获取介质柱宽带RCS频率响应 被引量:2
6
作者 许锋 洪伟 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第1期85-88,共4页
由于时域信号的计算是在散射体近区内进行的,远区散射场的计算是通过近远场的变换而进行的。采用FDTD法计算散射体的宽频带RCS频率响应时,如果采用频域变换法,需要在很多频点上进行近远场变换计算。为此,本文引入Pade逼近,对FDTD法计算... 由于时域信号的计算是在散射体近区内进行的,远区散射场的计算是通过近远场的变换而进行的。采用FDTD法计算散射体的宽频带RCS频率响应时,如果采用频域变换法,需要在很多频点上进行近远场变换计算。为此,本文引入Pade逼近,对FDTD法计算获得的、稀疏的RCS频率响应进行逼近,然后用获得的Pade有理逼近式计算宽频带RCS频率响应。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,同时计算速度可加快十多倍。 展开更多
关键词 时域有限差分 PADE逼近 雷达散射截面 二维介质 频率响应
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微波集成介质振荡器的时域有限差分模拟 被引量:6
7
作者 褚庆昕 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期139-141,共3页
本文将Gunn二极管的非线性集中模型编入时域有限差分算法 ,模拟了微波集成介质腔稳Gunn振荡器的瞬态特性 .
关键词 微波振荡器 介质谐振器 时域有限差分
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采用等效介电常数时域差分法分析二维介质型光子晶体色散特性
8
作者 包秀龙 李征帆 孙晓玮 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第z1期133-136,共4页
针对差分法中难以近似处理不同介质分界面处单元差分网格中沿x,y,z轴各方向等效介电常数值的问题,提出了将"电容串并联"的电路概念引入于各方向等效介电常数的近似计算中,并导出几种非匀质单元网格中等效介电常数的计算式.采... 针对差分法中难以近似处理不同介质分界面处单元差分网格中沿x,y,z轴各方向等效介电常数值的问题,提出了将"电容串并联"的电路概念引入于各方向等效介电常数的近似计算中,并导出几种非匀质单元网格中等效介电常数的计算式.采用等效介电常数的时域有限差分法计算二维介质型光子晶体的色散特性可灵活地剖分网格,既能获得很高的计算精度,又可节省计算时间和计算内存.此等效介电常数公式也可用于其他电磁问题的差分法分析,以提高计算效率. 展开更多
关键词 等效介电常数 时域有限差分 光子晶体 色散曲线
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时域有限差分(FD-TD)法计算均匀有耗媒质中介质圆柱的散射
9
作者 吴先良 焦丹 王良知 《安徽大学学报(自然科学版)》 CAS 1996年第3期39-42,共4页
本文用时域有限差分(FD—TD)法计算了高斯脉冲平面波投射于金属导体圆柱的散射场,与已知结果对比验证了本文所编程序的有效性;
关键词 散射 介质圆柱 时域有限差分 媒质 电磁波
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介质体曲面的时域有限差分子网格建模 被引量:1
10
作者 张世芳 褚庆昕 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期623-624,649,共3页
提出了一种利用子网格建模介质体曲面但仍保持原网格场量的时域有限有限差分法.在原网格的基础上采用更为细化的子网格进行电参数赋值,可以直接得到包含介质体曲面的网格的平均电参数,避免了麻烦的积分运算.对介质谐振器的计算结果表明... 提出了一种利用子网格建模介质体曲面但仍保持原网格场量的时域有限有限差分法.在原网格的基础上采用更为细化的子网格进行电参数赋值,可以直接得到包含介质体曲面的网格的平均电参数,避免了麻烦的积分运算.对介质谐振器的计算结果表明:在保持计算量不变的前提下,该方法具有更高的计算精度. 展开更多
关键词 子网格 介质体曲面 时域有限差分 介质谐振器 电参数赋值 FDTD建模
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交替隐式时域有限差分分析有耗介质电磁波传播 被引量:2
11
作者 张玉廷 蔡智 刘胜 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期1088-1094,共7页
针对电磁波在有耗介质中的传播特点,提出了改进的交替方向隐式时域有限差分(ADI-FDTD)算法来研究电磁波在有耗介质中的传播特性。改进后的算法可改善传统ADI-FDTD为提高计算效率导致的计算精度下降的缺点。证明了算法的无条件稳定性,并... 针对电磁波在有耗介质中的传播特点,提出了改进的交替方向隐式时域有限差分(ADI-FDTD)算法来研究电磁波在有耗介质中的传播特性。改进后的算法可改善传统ADI-FDTD为提高计算效率导致的计算精度下降的缺点。证明了算法的无条件稳定性,并分析了算法的数值色散。通过算例对比验证了算法的有效性和对计算精度的改善。将算法应用到金属球体在空气中、地面上方和海平面上方的电磁散射分析中,仿真结果表明:介质损耗在一定程度增大电磁散射的同时,会加大电磁散射的震荡。 展开更多
关键词 交替隐式时域有限差分 有耗介质 无条件稳定性 数值色散 电磁波
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有耗介质中电磁波传播的时域有限差分法 被引量:4
12
作者 李庆伟 曹俊兴 杜兴忠 《勘探地球物理进展》 2007年第3期185-189,151,共5页
在推导有耗介质中Maxwell方程差分格式的基础上,详细讨论了时域有限差分法(FDTD)中主要参数的取值原则。对总场边界条件进行了改进,使入射波的泄漏很小,且不用对总场区的4个角点单独处理。讨论了简便的PML条件,避免了Berenger完全匹配... 在推导有耗介质中Maxwell方程差分格式的基础上,详细讨论了时域有限差分法(FDTD)中主要参数的取值原则。对总场边界条件进行了改进,使入射波的泄漏很小,且不用对总场区的4个角点单独处理。讨论了简便的PML条件,避免了Berenger完全匹配层中场分裂过程。采用文中所介绍的方法,对地下有耗介质的理论模型进行了FDTD正演模拟,模拟结果可以反映地下有耗介质的有用信息,验证了该模拟技术的正确性和可靠性。 展开更多
关键词 时域有限差分 总场边界条件 完全匹配层 有耗介质
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基于时域有限差分法填充介质梯形脊波导研究
13
作者 高原 陈小强 李建兵 《光通信研究》 北大核心 2012年第2期45-47,共3页
为了研究填充介质对脊波导截止特性的影响,文章采用FDTD(时域有限差分)法计算了填充介质梯形双脊波导在TE(横电波)模式下的截止特性随几何尺寸的变化,并给出了关系曲线。结果表明,脊间距越小,填充介质的相对介电常数越大,截止波长越长,... 为了研究填充介质对脊波导截止特性的影响,文章采用FDTD(时域有限差分)法计算了填充介质梯形双脊波导在TE(横电波)模式下的截止特性随几何尺寸的变化,并给出了关系曲线。结果表明,脊间距越小,填充介质的相对介电常数越大,截止波长越长,单模带宽越窄。研究结果丰富了现存填充介质波导数据,有助于填充介质波导的设计和工程应用。 展开更多
关键词 时域有限差分 截止特性 填充介质脊波导 截止波长 单模带宽
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色散混合显隐式时域有限差分法的石墨烯仿真 被引量:1
14
作者 徐健勋 傅伟杰 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期239-243,共5页
应用色散混合显隐式时域有限差分(hybrid implicit-explicit finite-difference time-domain, HIE-FDTD)法分析了石墨烯的电磁特性.这种方法的时间步长大小不受石墨烯层的剖分网格大小的限制,数值算例表明,HIE-FDTD方法是一种精度较高... 应用色散混合显隐式时域有限差分(hybrid implicit-explicit finite-difference time-domain, HIE-FDTD)法分析了石墨烯的电磁特性.这种方法的时间步长大小不受石墨烯层的剖分网格大小的限制,数值算例表明,HIE-FDTD方法是一种精度较高的有效算法,它的计算时间比FDTD方案大大减少.数值计算结果显示,设计的石墨烯吸收体通过改变石墨烯片的化学势,可以有效地调整吸收体的吸收峰.同时发现,在太赫兹频率下石墨烯吸收体的吸收率显示出一定的周期性并呈现栅形特性,这一特性可以对石墨烯器件的设计生产提供一些思路. 展开更多
关键词 色散混合显隐式 时域有限差分方法 石墨烯 电磁特性 石墨烯吸收体
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一种处理分层有耗色散介质的时域逆散射方法 被引量:11
15
作者 刘广东 张业荣 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期2856-2862,共7页
为了重建分层有耗色散介质的特征参数,我们应用泛函分析和变分法,提出一种时域逆散射新方法.该方法首先以最小二乘准则构造目标函数,将逆问题表示为约束最小化问题;接着应用罚函数法转化为无约束最小化问题;然后基于变分计算导出闭式的... 为了重建分层有耗色散介质的特征参数,我们应用泛函分析和变分法,提出一种时域逆散射新方法.该方法首先以最小二乘准则构造目标函数,将逆问题表示为约束最小化问题;接着应用罚函数法转化为无约束最小化问题;然后基于变分计算导出闭式的拉格朗日(Lagrange)函数关于特征参数的Férchet导数;最后借助梯度算法和时域有限差分(FDTD)法迭代求解.此外,为了对抗噪声污染和逆问题的病态特性,采用了一阶吉洪诺夫(Tikhonov)正则化方法.数值应用中,利用一组非线性共轭梯度(CG)法,在几种情形下对一维乳房模型进行了数值测试,测试结果显示了算法的鲁棒性和识别病灶的有效性. 展开更多
关键词 逆散射 色散介质 正则化方法 时域有限差分
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基于高阶时域有限差分算法的电磁波传播计算 被引量:6
16
作者 苏卓 谭峻东 +1 位作者 张俊 龙云亮 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期431-436,共6页
利用FDTD(2,4)高阶时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)算法并结合滑动窗口的思想,对电磁波传播特性进行了仿真计算.采用的高阶FDTD算法在空间上达到四阶精度,与二阶精度的传统FDTD算法相比,在相同每波长采样数的条件下,... 利用FDTD(2,4)高阶时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)算法并结合滑动窗口的思想,对电磁波传播特性进行了仿真计算.采用的高阶FDTD算法在空间上达到四阶精度,与二阶精度的传统FDTD算法相比,在相同每波长采样数的条件下,数值色散误差能得到进一步的减少.在源脉冲传播较长距离时,数值色散的减少使得时域下脉冲扩展现象得到改善,滑动子窗口仍然能包含着激励源脉冲的全部信息,从而可更加准确地计算长距离电波传播特性.另外,在相同的数值色散误差容限下,每波长采样数比传统二阶FDTD方法有所减少,从而节省存储空间,加快计算速度. 展开更多
关键词 时域有限差分算法 高阶 数值色散 电波传播
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等离子体的交替方向隐式时域有限差分方法 被引量:3
17
作者 刘少斌 莫锦军 袁乃昌 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期363-366,共4页
首次把交替方向隐式时域有限差分法 (ADI FDTD)推广到色散介质———无碰撞非磁化等离子体中 ,计算了非磁化等离子体与电磁波的相互作用 ,使用ADI技术给出了无碰撞等离子体介质中的ADI FDTD迭代公式 .并解析地证明了等离子体ADI FDTD算... 首次把交替方向隐式时域有限差分法 (ADI FDTD)推广到色散介质———无碰撞非磁化等离子体中 ,计算了非磁化等离子体与电磁波的相互作用 ,使用ADI技术给出了无碰撞等离子体介质中的ADI FDTD迭代公式 .并解析地证明了等离子体ADI FDTD算法也是无条件稳定的 .数值计算表明 ,等离子体ADI FDTD算法与传统的FDTD的计算结果吻合 ,计算效率更高 . 展开更多
关键词 ADI-FDTD 磁化等离子体 交替方向隐式时域有限差分 无条件稳定 隐式 色散介质 迭代公式 时域有限差分方法 算法 电磁波
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填充横向磁化铁氧体矩形波导的时域有限差分法分析 被引量:4
18
作者 褚庆昕 张世芳 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期745-747,共3页
填充横向磁化铁氧体的矩形波导由于媒质各向异性,使得计算和分析有一定困难.文中应用时域有限差分法计算了这种波导TEm0模的电磁场分布.为了减少计算量,缩短计算时间,针对波导的特点,采用了复变量时域有限差分算法.利用傅里叶变换得到... 填充横向磁化铁氧体的矩形波导由于媒质各向异性,使得计算和分析有一定困难.文中应用时域有限差分法计算了这种波导TEm0模的电磁场分布.为了减少计算量,缩短计算时间,针对波导的特点,采用了复变量时域有限差分算法.利用傅里叶变换得到了这种波导的色散特性以及非互易正反向场分布. 展开更多
关键词 横向磁化铁氧体 矩形波导 色散特性 复变量 时域有限差分
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二维时域有限差分法对接地板宽度有限的共面波导的特性参数分析 被引量:1
19
作者 莫小梅 孙玲玲 《微波学报》 CSCD 北大核心 2003年第1期61-65,共5页
本文利用二维时域有限差分 (FDTD)法分析接地板宽度有限的共面波导 (FGCPW )在高达 1THz频段内的频变特性。将计算结果与三维FDTD法分析结果相比较发现 ,其一致性较好 ,且大大提高了仿真的效率 ,通过比较接地板宽度对FGCPW的色散和衰减... 本文利用二维时域有限差分 (FDTD)法分析接地板宽度有限的共面波导 (FGCPW )在高达 1THz频段内的频变特性。将计算结果与三维FDTD法分析结果相比较发现 ,其一致性较好 ,且大大提高了仿真的效率 ,通过比较接地板宽度对FGCPW的色散和衰减特性的影响 ,说明设计共面波导的关键在于对几何尺寸参数的正确选择。 展开更多
关键词 二维时域有限差分 共面波导 色散 衰减特性 FDTD
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金属材料复介电常数在电磁波时域有限差分方法中的实现方法
20
作者 高华 杨震 +1 位作者 李洪 崔宗承 《北京师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期355-358,共4页
由于金属材料的介电常数为复数,直接利用时域有限差分方法(FDTD)处理金属材料电磁波问题时,会导致计算结果的发散及不稳定问题.本文采用各向同性有损耗金属材料介电常数的Drude色散模型,利用电位移矢量作为辅助中间变量,推导出了各向同... 由于金属材料的介电常数为复数,直接利用时域有限差分方法(FDTD)处理金属材料电磁波问题时,会导致计算结果的发散及不稳定问题.本文采用各向同性有损耗金属材料介电常数的Drude色散模型,利用电位移矢量作为辅助中间变量,推导出了各向同性色散金属材料的辅助差分FDTD迭代公式.利用该辅助迭代公式计算了金属Au光栅与平面电磁波的相互作用,结果表明该方法解决了数值计算中的不稳定问题,模拟效果较好. 展开更多
关键词 时域有限差分方法 复介电常数 金属材料 Drude色散模型
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