PC集群系统中MPI并行矩量法研究

针对复杂环境的电磁兼容分析中计算量过大、耗时太长的障碍,该文组建了一个高性能PC集群系统,以 此为硬件平台研究了MPI并行环境下的并行矩量法。论文首先给出了与并行共轭梯度法求解矩阵方程对应的矩量 法矩阵的棋盘块划分方式,然后详细地讨论了并行共轭梯度算法求解矩量法矩阵方程的并行实现。作为应用实例计 算了某飞行器模型的散射特性,并测试了在PC集群系统中本文并行矩量法程序的性能。     

基于RWG法分析考虑互耦的阵列方向特性

RWG(Rao-Wihon-Glisson)三角基函数为基础的矩量法是分析偶极子天线阵列的有效方法.通过求解阻抗矩阵和矩量方程,可分析天线互耦特性.偶极子模型法是将包含2个三角的RWG边元的表面电流分布用具有等效偶极子矩量的无穷小偶极子代替来求解天线辐射场.运用偶极子模型法替代传统的电场积分法来求解阵列方向图,对考虑互耦偶极子阵列的方向图进行了仿真,并对比分析了和理想情况下的差异.同通常的电场积分方程法相比,此方法具有计算简便,物理意义明确,可分析任意形状的天线等特点.     

各向异性阻抗面电磁散射快速数值算法研究

基于多层UV矩阵分解技术,提出用矩量法(MoM)求解三维各向异性阻抗面电磁散射的MoM-UV快速数值算法。根据等效原理,将表面电磁流以RWG(rao-wilton-glisson)矢量基函数展开。引入阻抗边界条件(IBC),以表面阻抗并矢表征电磁参数,实现各向异性阻抗面的电磁仿真。通过多层UV进行低秩矩阵压缩,减少矩阵-向量积运算和内存需求,利用稳定的双共轭梯度(BICGSTAB)迭代方法求解。给出典型算例,并与Mie级数解等精确结果比较,验证该算法的精度和效率。     

自适应交叉近似压缩的高阶矩量法的并行实现

高阶矩量法在计算电磁学中的应用越来越广泛, 为了进一步提高其计算规模, 引入并行的自适应交叉近似压缩算法(Adaptive Cross Approximation algorithm, ACA).该算法首先采用非均匀有理B样条建模(Non-Uniform Rational B-Splines, NURBS)的方法进行面片分组; 然后利用矩量法中远区阻抗矩阵的低秩特性进行ACA压缩; 最后采用稀疏近似逆预条件(Sparse Pattern Approximate Inverse preconditioning, SPAI)的共轭梯度法(Conjugate Gradient method, CG)快速求解矩阵方程.该算法中的ACA压缩过程和迭代求解过程都特别适合并行计算.数值实验表明, 对于电大尺寸问题, ACA压缩后的矩阵占用的内存远远低于原矩阵, 而预条件的共轭梯度法可以很快收敛.此外该算法在大规模并行时的效率较高.     

基于MOM分析的金属载体上线天线

对于金属载体上的线天线,采用RWG基函数以及伽略金法将电场积分方程转化为矩阵方程组,结合稳定双共轭梯度法,解算出表面电流的展开系数,进而得出金属载体上线天线的辐射特性。为了验证算法的正确性,以金属载体附近的单极子天线为例,采用MOM(mehtod of moment)法以及软件FEKO进行仿真计算,两种方法的计算结果验证了算法的正确性。     

大型阵列结构电磁散射的P-FFT算法

提出利用预校正的快速傅立叶变换(P-FFT)和矩量法(MoM)快速分析电大阵列结构的电磁散射特性.研究了适合于电大尺寸结构近区和远区场计算的格林函数的快速算法,同时,利用Rao-Wilton-Glisson(RWG)函数作为基函数和测试函数,可以考虑阵列单元任意方向的表面电流或磁流分布,并利用P-FFT加速矩量法的矩阵求解,减少内存需求和计算时间.计算结果表明该方法特别适合于大型阵列电磁散射特性的分析.     

金属-各向异性介质体组合目标频域体表积分方程矩量法

利用体表积分方程矩量法求解了具有任意的介电常数张量和磁导率张量的各向异性介质与金属的组合目标的电磁散射问题.给出了基于RWG面基函数和SWG体基函数的体表积分方程阻抗矩阵元素表达式并详细推导了阻抗矩阵元素所涉及的各种积分运算的计算方法;通过数值计算实例与解析解或其它数值方法的详细对比分析,证明了计算公式的正确性.     

接收天线的表面电流计算

天线是发射或接收系统中经设计用于辐射或接收电磁波的部分,用于接收状态时天线接收来波,并将其引向连接着传输线的公共馈点.表面电流分布是天线的重要参数.通过以RWG(Rao-Wilton-Glisson)边元为基础的矩量法,使用Matlab软件工具,对给定结构和入射电磁信号的接收天线进行分析计算,创建RWG边元,求解阻抗矩阵和矩量方程,得到了天线的表面电流分布,并将表面电流分布可视化.     

线面结构天线的电磁建模与计算

应用矩量法对线面结构的天线进行建模,针对天线中的不同结构,选用了不同的基函数进行建模,对于线结构和面结构,分别采用了经典的三角形基函数和RWG 矢量基函数。而对于线面结合处这一复杂结构,在分析传统线面基函数表达式的基础上推导出一种新的基函数,该基函数中增加了描述天线粗细的项,且其散度为一常数,避免了复杂的差分计算,有效解决了传统线面结合基函数分析粗天线模型时误差大且存在奇异点的缺点。在此基础上,给出了线面结构天线阻抗矩阵及散射场的计算方法。最后通过两个天线的算例验证了该算法的正确性和通用性。     

基于高阶叠层基函数的加速迭代求解方法

研究了高阶叠层矢量基函数的尺度因子对迭代法求解矩阵方程收敛性的影响,选择了可以有效降低矩阵条件数的尺度因子;在此基础上,详细阐述了求解基于高阶叠层矢量基函数阻抗矩阵方程的叠层共轭梯度方法(HCGM),并从理论上分析了叠层共轭梯度算法的收敛性能.通过计算实例表明,与共轭梯度方法(CGM)相比.使用HCGM可以大幅度减少矩阵方程的迭代求解时间.     

Parasitic modes on printed circuit boards and their effects on EMCand signal integrity

In this paper, parasitic modes, such as slotline, parallel plane, and surface wave (SW) modes, commonly found on printed circuit boards (PCBs) are analyzed and their effects on electromagnetic compatibility (EMC) and signal integrity are discussed. The analysis is based on numerical simulations using the finite difference time domain (FDTD) method which is shown to be very well suited for rigorous modeling of parasitic mode effects. The EMC and signal integrity problems discussed include power loss, crosstalk, ground bounce, and free space radiation. Design guidelines for improved EMC and signal integrity are derived from the results obtained. Comprehensive simulation and characterization of SWs using FDTD is presented for the first time     

并行UTD算法及在机载天线分析中的应用

要实现对复杂环境的EMC分析,最大的障碍是计算量过大,耗时太长.本文提出MPI结合UTD的并行算法,实现了大型复杂飞行器机载天线的方向图特性分析.数值结果表明,并行UTD算法可以大大节省计算时间.这一方法为在小型机系统下实现大型EMC分析软件提供了坚实的基础.     

基于复杂系统的电磁兼容设计方法可行性分析

目前,电磁兼容(EMC)设计已成为复杂系统设计的一个重要组成部分,电磁兼容设计方法主要有测试分析法、经验分析法和建模仿真法三种。从日益复杂的电磁环境的要求出发,结合高度集成的复杂系统电磁兼容设计的实际困难以及电磁兼容设计人员的具体情况,分析测试分析法、经验分析法和建模仿真法这三种电磁兼容设计方法的可行性,指出三种方法的适用范围和面临的问题,从实用角度提出建立电磁兼容数据库,将电磁兼容测试数据、电磁兼容设计经验和电磁兼容模型全部入库的建议,对提高复杂系统的电磁兼容性具有现实意义。     

PC群集系统中并行矩量法研究

目前复杂环境的EMC分析,计算量过大,耗时太长,使分析与优化遇到实质性的困难.本文研究MPI结合矩量法的并行技术,测试了在PC群集系统中并行矩量法的性能,并以此完成大型计算.与大型机和工作站相比,PC群集系统中的并行矩量法可以用较低的硬件成本有效的实现复杂环境电磁特性分析.     

双绞传输线电磁兼容特性的FDTD分析

将曲线坐标系中的时域有限差分法（FDTD）拓展到空间为任意媒质情形，然后针对双绞传输线的特殊结构综合运用曲线坐标系、圆柱坐标系、旋转坐标系和子域连接法进行空间网格划分、FDTD建模，并通过求解双绞传输线和平行传输线的特性阻抗对该建模的准确度进行了验证，最后在空间线源激励下对双绞线和平行线的电磁兼容特性进行了比较，可以看出双绞线对空间电磁场的耦合能力远远低于平行线。     

FDTD算法的网络并行运算实现

本文提出了FDTD方法在微机互连构成的机群(COW)并行计算系统上以消息传递方式执行的一种实现方案.组成了验证性的机群并行计算系统,以一维和三维典型算例验证了算法的可行性、正确性和高效性,为运用FDTD方法进行电大尺寸复杂电磁问题数值模拟计算提供了一条有效的途径,也为深入进行这方面研究奠定了基础.     

Wide-band EMC analysis of on-platform antennas using impedance-matrix interpolation with the moment method-physical optics method

An efficient method for the broadband EMC analysis of on-platform antennas is proposed, where the hybrid moment method-physical optics (MM-PO) formula is employed to generate the impedance matrix. The impedance matrix is calculated at relatively large frequency intervals and interpolated to approximate its values at intermediate frequencies. Numerical examples, including the coupling and radiation pattern evaluation of on-platform antennas, are presented. Through these examples, it is shown that the proposed method can greatly reduce the computing time in the wide-band computation compared with the traditional MM-PO method.     

大型电子系统平台电磁兼容验证测试方案研究

针对大型电子系统的电磁兼容验证测试实施方案进行了研究和探讨。论述了系统的EMC设计与测试要按照电磁兼容技术大纲要求进行,根据系统的特点和使用条件对军民用标准如何进行选用和剪裁,并统筹考虑,合理设计以保证整个系统能够正常兼容工作。最后结合系统工程实践,给出了EMC专项试验的测试方法和现场排故测试方案。     

汽车电磁兼容仿真预测技术探讨

汽车电磁兼容仿真预测技术是近年来新出现的研究热点。本文介绍了汽车电磁兼容仿真预测与电磁兼容标准、测试的关系及其在汽车电磁兼容设计中的地位,对汽车电磁兼容仿真的主要研究内容进行了阐述,并给出了建立仿真模型的具体方法,以促进我国汽车电磁兼容仿真预测技术的发展。