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端接复杂电路传输线网络的电磁耦合时域并行计算方法 被引量:1
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作者 叶志红 张玉 鲁唱唱 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期713-719,共7页
针对端接复杂电路传输线(TL)网络的电磁耦合问题,仍缺乏高效的场路协同仿真技术。该文将传输线方程与时域有限差分(FDTD)方法、诺顿定理和置换定理以及NGSPICE软件相结合,并引入消息传递接口(MPI)并行技术,提出一种高效的时域混合并行算... 针对端接复杂电路传输线(TL)网络的电磁耦合问题,仍缺乏高效的场路协同仿真技术。该文将传输线方程与时域有限差分(FDTD)方法、诺顿定理和置换定理以及NGSPICE软件相结合,并引入消息传递接口(MPI)并行技术,提出一种高效的时域混合并行算法(FDTDTL-NGSPICE)。首先,根据诺顿定理和置换定理,将传输线网络分解为传输线子系统和复杂电路子系统,并构建对应的等效电路模型。然后,使用FDTDTL并行算法计算传输线子系统沿线各点的电压和电流,并获取对应诺顿等效电路的电流源和等效导纳大小。最后,使用NGSPICE对复杂电路子系统进行传导干扰分析,获得复杂电路各元件上的瞬态响应,并将端口电压反馈给传输线子系统作为边界,实现传输线网络电磁耦合的场线路联合协同仿真。通过对3类典型场景的计算实例,分别使用时域混合并行算法和电磁仿真软件CST电缆工作室(CS)进行数值模拟并对比,验证所提算法的置信度。 展开更多
关键词 传输线网络 复杂电路 诺顿定理 时域有限差分与传输线方程的混合并行算法 NGSPICE软件
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一种多导体传输线瞬态响应时间步积分法 被引量:4
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作者 史凌峰 成立业 +2 位作者 曹成美 孟辰 蔡成山 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期990-996,共7页
针对时域有限差分法分析非均匀有损耗多导体传输线瞬态响应的差分振荡问题,提出一种多导体传输线瞬态响应的时间步积分方法。该方法对不等长非均匀有损多导体传输线建模时,无需对耦合传输线进行解耦,能够较方便地求解耦合状态下的不等... 针对时域有限差分法分析非均匀有损耗多导体传输线瞬态响应的差分振荡问题,提出一种多导体传输线瞬态响应的时间步积分方法。该方法对不等长非均匀有损多导体传输线建模时,无需对耦合传输线进行解耦,能够较方便地求解耦合状态下的不等长非均匀有损多导体传输线系统。所提方法首先对电波方程中的空间微分算子进行差分离散,然后采用梯形积分法对时间微分算子进行积分,最终得到分析不等长非均匀有损多导体传输线瞬态响应的时间步积分算法。该算法不仅应用于不等长非均匀有损多导体传输线模型进行数值计算和理论分析,并对传输线终端端接线性负载和非线性负载的两种情况进行仿真验证。仿真结果表明该方法是有效的。 展开更多
关键词 时间步积分 多导体传输线 瞬态分析 时域有限差分
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屏蔽腔内任意高度线缆端接TVS管电路的电磁耦合时域分析 被引量:5
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作者 叶志红 周海京 刘强 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期1007-1011,共5页
该文基于时域有限差分(FDTD)方法和传输线方程,结合插值技术和牛顿迭代法,提出一种新的时域混合算法,能够快速模拟屏蔽腔内任意高度线缆端接瞬态电压抑制(TVS)管电路的电磁耦合问题,并实现空间电磁场与线缆和电路瞬态响应的同步计算。... 该文基于时域有限差分(FDTD)方法和传输线方程,结合插值技术和牛顿迭代法,提出一种新的时域混合算法,能够快速模拟屏蔽腔内任意高度线缆端接瞬态电压抑制(TVS)管电路的电磁耦合问题,并实现空间电磁场与线缆和电路瞬态响应的同步计算。该算法首先利用FDTD方法结合STL网格剖分技术实现屏蔽腔结构的快速建模以及腔体内空间电磁场分布的准确模拟。然后利用传输线方程结合插值技术建立腔体内线缆的场线耦合模型,结合FDTD方法,迭代求解出线缆上的电压和电流响应。对于线缆端接的TVS管电路,列写电压电流方程,采用牛顿迭代法计算得到电路端口的电压响应。通过与电磁仿真软件的计算结果进行对比,验证了所提时域混合算法的正确性。研究表明,该算法能够很好地应用于屏蔽腔内线缆端接负载的TVS管限幅防护设计。 展开更多
关键词 FDTD方法 传输线方程 牛顿迭代法 任意高度线缆 瞬态电压抑制管电路
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腔体内传输线耦合的电磁仿真软件与传输线方程的混合算法 被引量:1
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作者 叶志红 廖成 +2 位作者 张敏 周海京 李瀚宇 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期68-71,共4页
研究了一种有限积分法软件与传输线方程相结合的混合算法,用于解决复杂电磁环境下屏蔽腔体内传输线的电磁耦合问题。利用有限积分法软件实现屏蔽腔体的建模,仿真得到腔体内部空间电磁场分布,并设置电场探针提取出传输线的激励场。利用... 研究了一种有限积分法软件与传输线方程相结合的混合算法,用于解决复杂电磁环境下屏蔽腔体内传输线的电磁耦合问题。利用有限积分法软件实现屏蔽腔体的建模,仿真得到腔体内部空间电磁场分布,并设置电场探针提取出传输线的激励场。利用传输线方程建立腔体内传输线的耦合模型,将得到的传输线激励场引入到传输线方程作为等效分布电压和电流源。利用时域有限差分(FDTD)格式对传输线方程进行离散,从而迭代求解出传输线终端负载上的电压和电流响应。通过与文献以及传统数值算法的计算结果进行对比,验证混合算法的正确性。研究表明,该混合算法在模拟电大尺寸腔体内传输线的电磁耦合方面,具有较高的精度和计算效率。 展开更多
关键词 有限积分法软件 时域有限差分法 传输线方程 激励场 电压和电流响应
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传输线端接复杂电路的电磁耦合时域分析方法 被引量:5
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作者 叶志红 苟丹 +1 位作者 吴小林 周健健 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期242-248,共7页
该文基于时域有限差分(FDTD)方法和传输线方程,结合Ngspice软件,提出一种高效的时域混合算法,能够快速模拟空间电磁场作用传输线端接复杂电路的电磁耦合问题。该算法的优势在于实现了空间电磁场辐射与端接复杂电路瞬态响应的协同计算,... 该文基于时域有限差分(FDTD)方法和传输线方程,结合Ngspice软件,提出一种高效的时域混合算法,能够快速模拟空间电磁场作用传输线端接复杂电路的电磁耦合问题。该算法的优势在于实现了空间电磁场辐射与端接复杂电路瞬态响应的协同计算,且避免了对传输线和复杂电路结构的直接建模。首先,将复杂电路通过传输线的特性阻抗进行等效,采用FDTD方法结合传输线方程,求解得到特性阻抗上的入射电流响应。然后,在每个时间步上,将该电流引入复杂电路作为激励源,联合电路模型建立网表文件。最后,使用Ngspice软件读取网表文件,并仿真得到电路各元件上的瞬态响应。通过相应计算实例的数值模拟,与电磁场仿真软件CST的计算结果以及耗用内存和时间进行对比,验证了算法的正确性和高效性。 展开更多
关键词 传输线 复杂电路 FDTD方法 传输线方程 Ngspice软件
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PCB上微带线的电磁耦合时域建模分析方法 被引量:3
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作者 叶志红 汝梦祖 +1 位作者 吴小林 张玉 《微波学报》 CSCD 北大核心 2022年第4期7-11,36,共6页
基于时域有限差分方法和传输线方程,结合高效网格建模技术,文中提出了一种高效的时域建模算法,它能有效解决微带线的电磁耦合建模问题,实现空间电磁场与微带线瞬态响应的同步计算。首先,结合经验公式,计算得到微带线的单位长度分布参数... 基于时域有限差分方法和传输线方程,结合高效网格建模技术,文中提出了一种高效的时域建模算法,它能有效解决微带线的电磁耦合建模问题,实现空间电磁场与微带线瞬态响应的同步计算。首先,结合经验公式,计算得到微带线的单位长度分布参数,构建适用于微带线电磁耦合分析的传输线方程。然后,采用时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)方法,结合非均匀网格技术和自动网格生成技术,仿真得到微带线激励场,并在每个时间步进上引入传输线方程获得等效分布源项。最后,对传输线方程使用FDTD的中心差分格式进行离散,实现微带线及其端接电路上瞬态响应的迭代求解。为了验证时域建模算法的正确性和高效性,通过自由空间和屏蔽腔内PCB上微带线电磁耦合的数值模拟,从计算精度和耗时两方面与传统FDTD方法的计算结果进行了对比。 展开更多
关键词 微带线 电磁耦合 时域有限差分方法 传输线方程
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立体弯折线缆线束电磁耦合分析的时域混合算法 被引量:2
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作者 叶志红 鲁唱唱 张玉 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期4345-4351,共7页
受复杂系统布线空间的制约,线缆通常为线束结构,并呈现弯折和空间立体分布形态。目前,针对立体弯折线缆线束(BSCs)的电磁耦合,仍缺乏高效的时域建模分析方法。因此,该文基于时域有限差分(FDTD)方法和传输线(TL)方程,提出自适应线缆网格... 受复杂系统布线空间的制约,线缆通常为线束结构,并呈现弯折和空间立体分布形态。目前,针对立体弯折线缆线束(BSCs)的电磁耦合,仍缺乏高效的时域建模分析方法。因此,该文基于时域有限差分(FDTD)方法和传输线(TL)方程,提出自适应线缆网格技术,结合高效插值技术和电荷守恒定律,研究了一种高效的时域混合算法,实现立体弯折线缆线束的电磁耦合时域快速同步计算。首先,将立体弯折线束整体结构按照弯折节点分解成多段独立的子线束。然后,基于传输线方程和FDTD方法,结合自适应线缆网格技术和插值技术,构建各段空间立体分布的子线束电磁耦合模型,并求解得到线束沿线各点的瞬态响应。最后,根据电荷守恒定律,构建弯折节点的等效电路模型并求解得到节点处的电压,实现各段子线束之间的干扰信号传输。通过理想导电板上和屏蔽机箱内立体弯折线束电磁耦合的数值模拟,从计算精度和耗用时间方面与CST和FDTD-SPICE的仿真结果进行对比,验证所提方法的正确性和高效性。 展开更多
关键词 立体弯折线缆线束 自适应线缆网格技术 插值技术 电荷守恒 时域有限差分与传输线方程的混合算法
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弯曲型输电线电磁耦合的时域建模分析方法
8
作者 叶志红 石艳超 吴小林 《无线电工程》 北大核心 2022年第10期1821-1827,共7页
针对输电线弧垂弯曲的结构特点,根据坐标变换,结合Agrawal场线耦合模型和时域有限差分(Finite Difference Time Domain,FDTD)方法,提出了一种高效的时域混合算法,实现任意方位弯曲型输电线电磁耦合的快速计算。根据平抛物线方程,推导了... 针对输电线弧垂弯曲的结构特点,根据坐标变换,结合Agrawal场线耦合模型和时域有限差分(Finite Difference Time Domain,FDTD)方法,提出了一种高效的时域混合算法,实现任意方位弯曲型输电线电磁耦合的快速计算。根据平抛物线方程,推导了空间任意分布的弯曲型输电线沿线各点的位置坐标。使用Agrawal模型的传输线方程,构建空间电磁场作用弯曲输电线的电磁耦合模型。应用FDTD的中心差分格式对传输线方程进行差分离散,迭代求解得出输电线沿线各点的瞬态电压和电流响应。通过对电磁脉冲作用地面上单根和多根弯曲输电线的电磁耦合进行数值模拟,将时域混合算法的模拟结果与矩量法(Method of Moment,MOM)相比较,验证了该算法的正确性和高效性。 展开更多
关键词 弯曲型输电线 平抛物线方程 Agrawal模型 时域有限差分法
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基于时域有限差分的传输线串扰方法研究 被引量:2
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作者 方举昊 陈健 +1 位作者 颜伟 刘兴发 《南京师范大学学报(工程技术版)》 CAS 2020年第3期22-26,70,共6页
针对串扰这一高频电子电路多发现象,从时域有限差分法这一有效的电磁学计算工具出发,给出了π型Leapfrog中心差分格式的理论推导.利用时域有限差分法计算出三芯线在集总参数模型、分布参数模型以及外施场激励条件下的“场-线耦合”模型... 针对串扰这一高频电子电路多发现象,从时域有限差分法这一有效的电磁学计算工具出发,给出了π型Leapfrog中心差分格式的理论推导.利用时域有限差分法计算出三芯线在集总参数模型、分布参数模型以及外施场激励条件下的“场-线耦合”模型三者的串扰值理论值,并与三维电磁场软件CST Studio Suite的仿真结果进行对比,验证了此方法的准确性与可靠性. 展开更多
关键词 多导体传输线方程 时域有限差分法 场线耦合 频率响应 平面波激励
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接复杂负载导线的电磁脉冲响应数值方法
10
作者 王旭桐 程引会 +3 位作者 马良 王文兵 秦锋 聂鑫 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2023年第4期43-49,共7页
[目的]现代舰船存在大量的电子系统,电磁脉冲将通过天线耦合对其造成严重威胁。由于天线端口的负载电路较复杂,需研究一种可便捷获取天线负载端电流的数值方法。[方法]首先,基于时域有限差分法(FDTD)与Holland模型,获取细线导体上的感... [目的]现代舰船存在大量的电子系统,电磁脉冲将通过天线耦合对其造成严重威胁。由于天线端口的负载电路较复杂,需研究一种可便捷获取天线负载端电流的数值方法。[方法]首先,基于时域有限差分法(FDTD)与Holland模型,获取细线导体上的感应电流;然后,依据戴维南等效电路将细线导体等效为电压源,以实现细线与负载端的解耦;最后,通过Simulink仿真独立求解负载电路,从而得到终端的感应电流。[结果]电容与电阻并联以及非线性元件作为负载的验证结果表明,该方法与传统模型的计算结果一致;端接防护器的天线响应结果表明,防护器实际安装时的引线电感是影响其防护性能的重要因素。[结论]该方法显著降低了带复杂负载天线耦合电流仿真的复杂度,可为舰船电磁脉冲防护设计提供参考。 展开更多
关键词 时域有限差分法 细线方程 等效电路 电磁脉冲 防护器
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