计算像管三维静电场的多重网格法

研究了利用多重网格法计算静电像管的三维静电场分布。通过计算同心球系统与倾斜的双圆筒阴极透镜两个例子,表明计算精度可以达到10-3～10-4。通过比较多重网格法与有限差分法计算三维静电场的计算精度和计算效率,发现多重网格法的收敛率为常数。在相同计算精度的情况下,其计算效率比有限差分法快8～31倍,有效地提高了求解三维静电场的计算效率,从而为非旋转对称静电像管的设计打下了坚实的基础。     

填充左手介质矩形波导的截止频率研究

提出用时域有限差分法(FDTD)分析填充左手介质矩形波导的截止频率,给出了直角坐标系下无耗均匀左手介质中的二维时域有限差分法(FDTD)的差分公式.用FDTD法分析计算了填充无耗均匀左手介质的厚度和折射率对矩形波导TE模截止频率的影响,并与右手均匀介质填充进行比较,结果表明二者对TE模截止频率的影响正好相反,展示了左手介质所具有的奇特的电磁特性.     

非均匀介质谐振器的谐振频率分析与FDTD方法

为了揭示非均匀介质谐振器的谐振频率与非均匀介质的特性之间的关系,首先基于Matlab编码,应用时域有限差分法(FDTD),对一个均匀介质的谐振器进行了模型分析和结果仿真,与实测结果对比,仿真结果显示了FDTD方法的有效性。然后建立一个具有横向平面分层式结构的非均匀介质谐振器模型,通过调节各层介质不同的厚度比例,发现可以用两种固定的介电常数相异的介质来获取所期望的谐振频率。这个分析和模拟结果有助于设计模型简单、尺寸规格相近但谐振频率各异的介质谐振器。     

时域有限差分法的收敛性

本文通过计算实例讨论了时域有限差分法的收敛性问题。计算了在平面波照射下无限长介质柱中的电磁场分布。把不同空间和时间步长时的计算结果,与用解析法所获得的结果进行比较,证明时域有限差分法有较好的收敛特性。对具有不同空间分辨率的人体二维非均匀块状模型中吸收电磁能量分布的计算表明,在高度非均匀介质中的场分布,仍然保持较好的收敛性。这些讨论从一个侧面提供了选取网格步长的依据。     

分析填充非均匀介质矩形波导的一种新方法

用已提出的新的分析任意截面槽波导的傅立叶展开-差分法对填充非均匀介质的矩形波导进行了分析,验证了其正确性,并对一种填充具有周期分布介质的矩形波导的截止特性和色散特性进行了数值计算和分析。该方法可以便捷地解决波导在微波毫米波应用中的实际工程问题,对研究其它非均匀波导问题有一定的参考价值。     

时域有限差分法在有耗介质电磁能量吸收问题中的应用

本文论述了用时域有限差分法计算平面电磁波照射下有耗介质中电磁能量的吸收问题。讨论了影响计算精度的各种因素。计算了均匀和分层均匀球体中能量的吸收和分布,并把计算结果与精确的解析分析进行了比较。还讨论了理想导电面的模拟问题,并把结果与镜象理论进行了对比。所有的结果都说明,在一定条件下,时域有限差分法能给出满意的结果。     

脉冲电磁波对人体作用的研究

用时域有限差分法和非均匀块状人体电磁模型研究了脉冲电磁场对人体的作用问题，首先用解析法计算无限长介质圆中脉冲波所引发的电流以验证计算方法，然后对核电磁脉冲照射下的二维和三维非均匀块状人体模型中产生的电流及所吸收的电磁能量进行了，计算了它们随时间的变化及其在全身的分布，在计算中没有考虑介质色散的影响。     

多重网格法求解三维静电场分布

本文将一种高效率的数值计算方法——多重网格法引入三维静电场分布的计算,多重网格法利用限制和延拓可迅速求得满足精度要求的场分布.研究了求解各种静电透镜电子光学系统三维场分布的多重网格法程序,验算了静电同心球模型的三维场分布.通过与目前在场计算中常用的有限差分法进行比较,可以看出多重网格法的计算效率和计算精度优于有限差分法.本文表明利用多重网格法计算三维场大大提高了场分布的计算效率,缩短了计算时间,因此为后续计算打下了良好的基础.     

非均匀传输线间的串扰研究

应用时域有限差分法对非均匀传输线间的串扰耦合进行分析。基于细线散射的时域有限差分法分析非均匀结构时,采用阶梯式均匀传输线模型,对非均匀传输线进行分段逼近。针对不等长、线径变化、非平行线和交叉线4种情况分析其参数变化对串扰的影响。研究表明：不等长电缆超出部分长度对串扰耦合幅度影响较小,对谐振频率影响较大;电缆线径的变化对其串扰耦合影响较小;非平行线和交叉线的角度对电缆间串扰的影响较大。     

基于ANSYS静电除尘器中的电场分析

基于除尘器的高压静电除尘原理,运用ANSYS软件对静电场进行求解。本文主要通过电势云图,场强云图对静电除尘器内的电场特性进行简要的分析。根据仿真可以得到静电场中各个节点电位、电场强度分布情况。     

非均匀网格GA-A3DI-FDTD法分微波电路

研究了一种减小交替方向隐式时域有限差分法(ADI-FDTD,Alternating-Direction Implicit Finite-Difference Time-Domain)数值色散的新方法GA-A3DI-FDTD(Genetic Algorithm Artificial Anisotropy ADI-FDTD)及其在非均匀网格条件下的应用.首先时添加人工各向异性介质后的非均匀网格ADI-FDTD迭代公式进行修正,得到新的数值色散关系,再利用自适应遗传算法(AGA,adaptive genetic algorithm)得到需要添加的人工各向异性介质的相对介电常数.为了验证方法的正确性和有效性,对几种微波电路进行仿真,分别与传统ADI-FDTD相比较,并且比较对非均匀网格的不同处理方法对计算精度的影响.结果表明:通过正确选择目标函数,得到更加合适的人工各向异性介质,可以再减小三维ADI-FDTD数值色散.     

时域有限差分法计算微带电路中圆柱介质谐振器的谐振频率

采用时域有限差分法（ＦＤＴＤ）计算了微带电路中圆柱介质谐振器的谐振频率,求解了孤立ＤＲ、介质衬垫ＤＲ以及屏蔽的ＤＲ。计算结果与变分法计算的结果一致,验证了时域有限差分法的有效性,使时域有限差分法接近实际工程设计需要。     

非均匀网格GA-A3DI-FDTD法分析微波电路

研究了一种减小交替方向隐式时域有限差分法（ADI—FDTD,Alternating-Direction Implicit Finite-Difference Time-Domain）数值色散的新方法GA—A3DI—FDTD（Genetic Algorithm Artificial Anisotropy ADI-FDTD）及其在非均匀网格条件下的应用。首先对添加人工各向异性介质后的非均匀网格ADI—FDTD迭代公式进行修正,得到新的数值色散关系,再利用自适应遗传算法（AGA,adaptive genetic algorithm）得到需要添加的人工各向异性介质的相对介电常数。为了验证方法的正确性和有效性,对几种微波电路进行仿真,分别与传统ADI—FDTD相比较,并且比较对非均匀网格的不同处理方法对计算精度的影响。结果表明：通过正确选择目标函数,得到更加合适的人工各向异性介质,可以再减小三维ADI—FDTD数值色散。     

差分格式在电介质分界面的严格分析

有限差分法在介质分界面的差分格式处理是"电磁场数值计算"课程教学中的一个难点,现行教科书处理边界时普遍采用引入无实际意义的虚设电位推导差分格式。本文通过静电场的边界条件,直接进行网格剖分,并通过面密度与体密度的数值转换,给出基于边界衔接条件的严格分析和推导过程。本文的分析推导有效避免了虚拟电位,从而给出电介质分界面差分格式的理论依据,同时还揭示了虚设电位的物理本质,对学生掌握有限差分算法有重要的实际意义。     

修正的时域有限差分法分析有各向异性介质的传输线

各向异性介质基片上的平面传输线以及各向异性介质波导的研究愈来愈引起人们的重视,常见的分析方法是谱域分析技术。本文提出修正的时域有限差分法,它既有一般的时域有限差分法的优点,又克服了一般时域有限差分法计算时间长,占用内存大的缺点。修正的时域有限差分法具有应用范围广泛,公式推导简单,编程方便,程序的通用性好,收敛稳定性有保障等优点。它能用于分析鳍线、微带线和开放结构的各种各样的介质波导,而且能方便地处理介质的各种异性问题。     

三维情况下平面介质交界面处二阶精度FDTD方程

提出了一种新的二阶精度时域有限差分法(FDTD)算法,针对研究区域介质填充不均匀,包含平面介质交界面的情况.新算法在交界面处利用非均匀网格建模,通过积分形式Maxwell方程的离散和交界面处连续场分量的泰勒级数展开,给出了平面介质交界面处三维情况下的二阶精度FDTD方程.该方法在保证介质交界面处电磁场量二阶精度的同时,合理划分不同介质区域粗细网格,在不增加计算容量和计算时间的基础上,有效地提高算法整体的计算精度.最后对介质谐振腔结构和微带电路进行模拟,验证了本文算法的精度高于标准的FDTD方法.     

基于FDTD方法的无线电波透地传输特性的研究

介绍了时域有限差分法(FDTD)的基本原理；模拟了电磁波在大地非均匀介质信道中的传播，研究了透地通信系统中的电磁波在有耗大地分层面的反射和透射，得出了对透地通信系统设计有重要意义的反射系数和透射系数，说明了FDTD方法是解决电磁波在复杂媒质中传播的一种有效方法。     

介质杆天线的时域特性分析

超宽带技术在通信、雷达等众多领域获得广泛应用，时域天线是其关键技术。对介质杆天线用作时域天线的可行性进行了分析，并给出选择介质杆参数的依据。同时还使用FD-TD(时域有限差分法)数值计算方法分析了在超宽带情况下介质杆的直径、激励方式及终端渐变方式对天线的传播特性及辐射特性的影响。分析表明这种天线适宜用作时域天线。     

一维随机介质散射颗粒对激光阈值的影响

基于光波在随机介质中的局域化理论，利用有限时域差分法数值求解麦克斯韦方程组，研究了在一维无序系统中准态模式的输出强度与激励水平之间的关系．通过考察具有不同颗粒数目的随机介质中的准态模阈值特性，分析了介质中散射颗粒个数的变化对随机激光器阈值的影响．     

LD侧面泵浦板条激光器热分布研究

建立了二极管侧面泵浦板条激光介质模型,给出了相应的热传导方程,应用有限差分法对热传导方程进行求解,得出了介质内的温度分布。分析了不同吸收系数下以及采用单、双侧泵浦时介质吸收的光强分布及温度分布,并讨论了在单、双侧泵浦条件下,泵浦功率变化对介质温度分布的影响。结果表明采用双侧泵浦更利于获得均匀的温度分布,泵浦功率增大时热效应将显著增大。