带细缝屏蔽腔体耦合特性的仿真研究

带细缝屏蔽腔体耦合特性的分析对电子产品的设计、电子产品电磁兼容的预测具有重要的理论价值和应用价值.应用三维FDTD建模计算带细缝屏蔽体在外部干扰源作用下,屏蔽体内部的电场情况.当采用增强数值算法处理细缝时,计算的空间网格尺寸划分比腔体细缝尺寸大,可以减少计算时间和计算机CPU与内存资源利用率,所以本文应用了FDTD中的增强数值算法进行仿真研究,并得出结果进行分析.     

变电站电磁脉冲耦合倾斜二次电缆数值分析

为了研究电磁脉冲耦合二次电缆的机理,基于电磁散射理论建立了脉冲场耦合传输线的三维倾斜时间域有限差分(FDTD)数值分析模型,推导出了三角形网格内的电磁场修正方程,进而计算了电磁脉冲激励下理想导体面上倾斜单导体传输线终端负载上的电流响应。结果表明,随着一端负载逐渐增大另一端负载上电流幅值逐渐减小,但反射逐渐增大。用电磁脉冲模拟器进行的实验验证结果表明,传输线终端负载上电流测量结果与计算结果比较符合,证明建立的三维倾斜FDTD数值模型可用于变电站电磁脉冲耦合二次电缆问题的研究。     

一种求解屏蔽电缆场线耦合问题的混合方法

为了克服求解屏蔽电缆电磁耦合问题传统方法的缺点,研究了一种将电磁场时域有限差分方法(FDTD)和传输线理论相结合的混合求解方法。将屏蔽电缆的场线耦合模型分解为内系统和外系统,分别应用场的方法和等效路的方法进行求解。在外系统的求解中,考虑了有耗土壤和屏蔽层接地方式对屏蔽层响应的影响。内系统求解中对传输线方程应用FDTD方法得到了芯线响应的时域解。利用该混合方法研究了外部电磁脉冲干扰对近地铺设屏蔽同轴电缆芯线的影响,并与相关实测结果进行了对比分析,验证了计算结果的正确性。     

基于集总电路元件电磁特性的建模及分析

随着半导体制造技术的发展,电路元件的集成度越来越高,集总元件在高速工作时所产生的寄生效应严重影响着电路板的质量,因此,对集总元件的电磁特性进行分析变得尤为重要。对集总元件建模是分析元件电磁特性的首要步骤,它直接决定仿真的效果以及计算的准确性。提出了一种使用时域有限差分法对集总元件建模的方法,将集总元件的特性带入麦克斯韦方程组,得到场的更新方程,模拟元件的特性。在空间场中加入源,建立RLC带通滤波器,并模拟出仿真结果,与理论值及SPICE模型进行对比,验证了建模的准确性,为直接时域分析集总元件电路提供一种新的方法。     

用FDTD计算层板型结构吸波复合材料电磁特性

文中用FDTD计算层板型结构吸波复合材料的电磁特性.文中给出用三维FDTD计算单层平板的实例,并与HFSS结果进行比较,吻合较好.     

变电站瞬态电磁场耦合二次电缆数值方法研究

提出瞬态电磁场耦合细线问题的三维时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)数值方法的一种改进模型。基于电磁散射理论推导出有限长直细导线终端以及拐角附近的电磁场分量的离散方程。利用改进模型计算电磁脉冲激励下双导体传输线终端负载上的电流电压响应,并进行实验验证。结果表明计算结果与实验结果吻合较好,说明改进的三维FDTD数值模型对研究瞬态场线感应问题是有效的,可用于变电站瞬态电磁场对二次电缆干扰问题的研究。     

金属球电磁散射特性FDTD混合并行算法研究

研究金属球电磁散射特性与MPI OpenMP混合并行FDTD算法,可为金属目标和其他复杂介质目标的电磁散射特性及大数据计算提供一定的理论依据和方法借鉴。采用FDTD方法分析了自由空间中金属球的电磁特性,利用Fortran软件实现了金属球数据建模,得到了远场区电场分量和雷达散射截面的波形曲线,实现了MPI OpenMP混合并行FDTD计算。实验表明,计算结果与现有实验数据非常吻合,且该并行方法是正确的,具有良好的加速比和效率。     

沙漠表面电磁散射的FDTD研究

采用一维指数型粗糙面模拟沙漠表面,利用土壤介电常数的四成分模型计算沙土的介电常数,运用FDTD方法研究了沙漠表面的电磁散射特性,数值计算得出了沙漠表面电磁散射系数随散射角和入射波波长变化的曲线,讨论了电磁散射系数随沙漠表面高度起伏均方根、相关长度、入射电磁波波长的变化关系,数值计算结果表明,沙漠表面高度起伏均方根、相关长度、入射电磁波波长对沙漠表面电磁散射系数的影响比较复杂。     

一种宽带微带线-悬置微带线过渡电路设计

基于悬置微带电路的应用需求,设计了一种新型的宽频带微带线-悬置微带线过渡电路,过渡结构采用"V型开槽地"结构实现微带线到悬置微带线电场方向的过渡转换,并使用渐变信号线进行阻抗匹配以拓展带宽。最终的仿真结果表明:该结构在0~40 GHz的频带范围内回波损耗优于15 dB,插入损耗小于0.165 dB,并且电路性能对电路尺寸的敏感性较低。该设计将具有超低损耗的悬置线与最常用的微带线电路相结合,并且具有宽频带、插损低、易于加工、结构紧凑等优势,改善了悬置微带电路的应用范围,可以更好地同其它电路或系统进行综合应用。     

流固耦合问题数值模拟算法研究进展

流固耦合问题涉及到多个领域和学科,具有重要的研究价值。对流固耦合问题数值模拟算法的最新研究成果进行了系统的总结,主要包括数值模拟的计算方法选择、耦合算法的优化、流体域与固体域数据交换的实现,以及网格扭曲的校正,详细阐述了流固耦合数值模拟方法中若干关键问题的解决办法,以及今后需要进一步解决的关键问题。     

微带线不连续性辐射研究

分析了微带不连续性辐射的基本原理,采用FDTD方法和坡印廷矢量法相结合,研究了拐角、短截线等微带不连续性的辐射特性,对微带不连续性和微带贴片天线的辐射机理进行了比较。仿真结果显示,不连续性表面波和空间波辐射损耗随着频率的增加而显著增大,低频时辐射损耗以空间波辐射为主,高频时表面波辐射有超过空间波的趋势。微带短截线的谐振辐射特性与矩形微带贴片天线类似,只是在辐射强度上有较大的差别。     

Using WCS‐FDTD method to simulate various cylindrical metallic enclosures

The weakly conditionally stable (WCS) finite‐difference time‐domain (WCS‐FDTD) method in the cylindrical coordinate system is employed to compute the electromagnetic coupling and shielding of various cylindrical enclosures. In the WCS‐FDTD method, a larger time‐step size than that allowed by the Courant–Friedrich–Levy stability condition limitation can be set because the algorithm of this method is WCS. Consequently, an increase in computational efforts caused by fine cells due to thin sots can be prevented. The results from the WCS‐FDTD method agree well with the results from the conventional FDTD method, and the required CPU time for the WCS‐FDTD method is much shorter than that for the FDTD method. Careful investigation of different aspects of the shielding properties of the cylindrical enclosures is performed, and the shielding performance of the cylindrical enclosure and rectangular enclosure is compared. The result obtained in this paper can be used to design a practical cylindrical shielding enclosure. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

时域有限元法求解传输线瞬态波过程

讨论了求解多导体传输线(multi-conductor transmission line,MTL)的时域有限元法(time domain finite element method,TDFE),并给出了计算动态集中元件的时域处理方法。通过与传统的数值计算方法时域有限差分法(finite difference time domain,FDTD)和国际上通用的电磁暂态计算程序EMTP的计算结果进行比较,验证了TDFE法的正确性。该方法克服了FDTD不能直接计算带有集中参数网络的传输线这一不足,而且在相同条件下,可以有效地抑制由于在FDTD方法中使用中心差分所造成的吉布斯效应。相对于EMTP只能求解所设定传输线两端的响应这一缺憾,该方法的优势在于能够得到沿线所有离散点的电压电流分布。最后,将TDFE应用于500 kV变电站开关操作时,由于电容式电压互感器的影响而在二次电缆上产生的电磁干扰的数值预测。     

应用SBR/FDTD混合算法求解圆柱形复杂终端腔体RCS

在飞行器隐身设计中,为了实现进气道RCS的精确预估,提出了很多混合方法来提高计算精度和效率.本文给出了应用SBR/FDTD混合法分析带有复杂终端的圆柱型腔体的雷达散射截面问题的方法,重点分析了2种算法之间的耦合过程.最终通过对带有柱形终端的圆柱形腔体的计算和分析,并与文献结果进行对比,验证了该方法的正确性和有效性.     

含分布源传输线方程的时域求解

变电站内雷击、故障和开关操作引起的瞬态电磁脉冲通过空间耦合作用在二次电缆上产生的感应电压和电流将干扰终端保护、自动装置等设备,感应电压和电流的大小可通过含分布源的传输线方程算出。均匀传输线在频域可方便求解,但非均匀传输线方程,在频域求解会很困难。为此运用时域有限差分法FDTD在时间和一维空间离散求解传输线方程,考虑到外界电磁脉冲对传输线的耦合,将其表示为分布源,从而算出终端负载的响应。计算与频域两种算法的结果吻合,验证了此算法适用于非均匀传输线方程的求解。     

Selecting printed circuit board parameters using swarm intelligence to minimize crosstalk between adjacent tracks

The purpose of this paper is to provide a numerical tool for designers in order to help reduce the unwanted coupling between nearby transmission lines on printed circuit boards. This is accomplished using particle swarm optimization technique, where the coupling factor between adjacent lines is used as the fitness function. The coupling factor is computed based on conformal mapping equations of capacitances for even and odd modes of different types of transmission lines, including microstrip and strip lines. Anisotropic, isotropic, asymmetric, and symmetric coupled lines are considered. The S‐parameters of the optimized and unoptimized configurations are computed from the conformal mapping equations and also using the full‐wave electromagnetic simulator IE3D, which is based on the method of moments, where an agreement can be observed between the two results. Different examples are presented here that show the effectiveness of this method in reducing the coupling factor. A Matlab program is written to harness particle swarm optimization to find optimum solutions. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

片式小型化二路功分器的设计优化与实现

传统的Wilkinson功分器使用微带电路结构,体积大、成本高,难以满足通信设备小型化的要求.本文通过对功分器的集中参数Wilkinson电路原型进行优化,提出了更利于小型化的电路结构,并对该电路进行了三维物理建模及电磁场仿真,确定了实现方案;采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术实现了中心频率2.4GHz、相对带宽约20%的二路功分器,其尺寸只有2.6mm×2.0mm×0.8mm,实验结果与优化结果基本一致.