高阶减缩时域有限差分的一种实现方法

减缩时域有限差分（R—FDTD）法是一种高效节约存储量的算法,但目前对时间和空间的差分均只有二阶精度。本文提出了对时间和空间的差分分别具有2M阶和2N阶精度的R—FDTD的一种实现方法,相对于目前的R—FDTD,并不增加存储量。数值实验证实了这一方法的有效性。     

一种提高内存使用效率的时域有限差分算法

证明了即使在无源区域,局部一维时域有限差分法（LOD-FDTD）所给出的电磁场量也不满足零散度关系,推导了该散度关系的具体表达式。基于该非零散度关系和麦克斯韦旋度方程,将LOD-FDTD法与减缩时域有限差分法（R-FDTD）相结合,得到一种新的局部一维减缩时域有限差分法（LOD-R-FDTD）。该方法不仅具有LOD-FDTD方法的优势,计算公式简单,消除了CFL稳定条件对时间步长的限制,而且与LOD-FDTD相比平均节约了1/3内存使用量。通过仿真计算与其他方法对比,证明了LOD-R-FDTD方法的准确性和有效性。     

三维最优时域有限差分方法

数值色散是时域有限差分方法(FDTD)中最主要的误差来源,导致数值相速成为频率和方向的函数。文中讨论了一种基于最优有限冲激滤波器设计方法的最优差分格式,从频率空间或者波数空间中实现对理想偏微分算子的逼近,构造一种新的具有低数值色散关系的最优时域有限差分方法。文中导出了其数值色散关系和进行了稳定性分析,并通过与常用的基于泰勒级数展开定理的高阶(2,4)时域有限差分法相比较,发现最优时域有限差分法的数值色散得到了极大的改善。最后通过一个数值例子来验证其有效性。     

两种新的时域有限差分算法

本文提出了两种新的求解麦克斯韦偏微分方程组的差分网格模型，并在此网格模型的基础上，给出了两种时域有限差分（ＦＤＴＤ）新算法。这两种算法的性能在某些方面比传统的Ｙｅｅ－ＦＤＴＤ算法优越。     

一种分析微带贴片天线的辛时域有限差分方法

文中研究了在时间上采用5级4阶差分、空间上采用4阶差分的高阶辛时域有限差9（SFDTD）数值方法。给出其三维差分公式．将吸收边界条件应用于微带天线的计算中，计算了微带贴片天线的回波损耗及输入阻抗等．计算结果证明，该方法的精确性和正确性．     

基于高阶时域有限差分算法的电磁波传播计算

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.     

色散金属的时域有限差分方法

表面等离子体激元具有使光场局域化和局域电磁场增强等特性,在纳米光子学和微观检测等诸多领域显示出广泛的应用潜力.时域有限差分（FDTD）数值计算方法能仿真激光与亚波长金属微结构相互作用的表面等离子体效应.金属具有色散性质,其相对介电常数模型有Drude模型和Lorentzs模型及它们相结合的Drude-Lorentzs模型,能拟合金属在可见光和近红外部分或全部波段的色散特性.FDTD数值计算要采用增加辅助变量和相应的辅助差分方程的方法使FDTD迭代计算稳定.     

二维无条件稳定时域有限差分方法

基于半隐式的Crank-Nicolson差分格式给出了一种无条件稳定时城有限差分方法。和传统FDTD法中采用的显式差分格式不同，对Maxwell方程组采用半隐式差分格式，在时间和空间上仍然是二阶精确的。但时间步长不再受稳定性条件的限制，只需考虑数值色散误差对其取值的制约。利用分裂场完全匹配层吸收边界截断计算空间，为保证PML空间的无条件稳定性，其方程也采用半隐式差分格式。数值结果表明相同条件下US-FDTD方法与传统FDTD方法的计算精度是相同的，而且在增大时间步长时US-FDTD方法是稳定的和收敛的。可以预见US-FDTD方法在模拟具有电小结构问题时具有实际意义。     

电磁计算中辛时域有限差分算法研究进展

辛时域有限差分（symplectic finite-difference time-domain,SFDTD）算法作为一种高精度、高稳定、高保真度的时域数值算法,在多个学科领域得到了广泛的应用,并已发展成为一种较为成熟的数值计算方法.本文主要对SFDTD算法的构建、数值优化以及相关关键技术处理进行了介绍.重点总结了基于时间和空间上的差分近似优化处理方法,处理不连续边界及金属曲面时的局部修正方法,以及时域电磁仿真中不可或缺的三大关键技术:总场/散射场技术、完全匹配层（perfect matched layer,PML）、近远场变换技术.最后,介绍了SFDTD算法在电磁仿真、量子力学求解、多物理问题建模与分析中的具体应用.     

微波铁氧体器件的时域有限差分

时域有限差分方法被扩展用于旋磁媒质，使用时域接近的方法解麦克韦方程及一致性的磁化强度矢量运动方程。新的改进方程已推导出来，它包括在常规方向磁化的有限尺寸的铁氧体材料。新的规则包含了因为非磁性影响导致的非一致磁化强度，为使我们的公式合法化，薄膜隔离器的全波分析被使用在三维，数据计算的结果与测量结果比较，有很好的一致性，本文的方法也可用于诸如环流器、移相器等其它２微波铁氧体器件。     

基于细线散射的时域有限差分法

研究一种基于细线散射的时域有限差分法。利用该法可求解细线结构的电磁辐射及散射等问题。与传统时域有限差分法相比,该法处理细线结构更简单、有效。还利用该法研究了线天线电磁辐射、散射问题,并将结果与时域积分方程的结果进行了比对,取得了较好效果。     

窄带恒包络信号存在相差的时延估计新方法

在时差定位应用中,两部侦收天线传输给接收机的是射频信号,频率较高,接收机需要将其下变频到某一中频,在中频采样后,送给时延估计器进行时延估计,以确定辐射源位置。在研究中发现,应用同一本振信号对两路存在相对时差的窄带恒包络信号进行下变频时,会引入新的相差,这个新的相差会导致时延估计值错误。针对此问题,提出了一种新的补偿此相差的时延估计方法,计算机仿真验证了新方法的有效性和正确性。      

色散介质混合模型的通用FDTD 方法

本文根据三种色散介质模型（即德拜模型,洛仑兹模型和德鲁模型）的介电系数线性组合可写成以j? 为自变量的分式多项式形式的特点,在文献[5]的基础之上,将移位算子时域有限差分方法（SO-FDTD）推广,使其适于色散介质混合模型电磁计算的需要。数值计算结果和解析解的比较说明了本文算法的可行性。     

新型多芯光纤的模场特性分析

为了实现高功率、高亮度的光纤激光输出,研究了新型多芯光纤组束技术,基于大模场倏逝波,采用时域有限差分数值模拟方法,对多芯光纤(包含多根微纳纤芯或包含多根微纳芯和大芯径纤芯)的模场特性进行了数值仿真和理论分析。结果表明,以一定方式排列的微纳光纤束阵列中多根微纳纤芯可以很好耦合;当多根微纳芯和大芯径纤芯组束时,微纳纤芯能够有效地平坦模场。这一结果对于高功率光纤激光器和放大器的进一步发展很有帮助。     

基于时域有限差分法的广义传输矩阵的研究

文章研究了基于时域有限差分法的时域广义传输矩阵方法,时域广义传输矩阵在包含散射体的惠更斯等效面上计算和提取,通过时域积分方程和时域有限差分法的混合应用计算得出。本文同样给出了一个在等效面上RWG基函数和FDTD网格上的变换算法。基于时域有限差分法的时域广义传输矩阵方法比基于时域步进法（MOT）和积分方程的广义传输矩阵方法更加稳定。     

三维FDTD方法计算光子晶体薄板结构

利用三维时域有限差分方法计算了具有不同介电常数的光子晶体薄板结构,得到了这些结构的带隙的数值结果,并作了分析;这些结果对于设计光子晶体器件有着指导作用。     

色散媒质中ADI-FDTD的PML

基于交替方向隐式(ADI)技术的时域有限差分法(FDTD)是一种非条件稳定的计算方法,该方法的时间步长不受Courant稳定条件限制,而是由数值色散误差决定。与传统的FDTD相比, ADI-FDTD增大了时间步长, 从而缩短了总的计算时间。该文采用递归卷积(RC)方法导出了二维情况下色散媒质中ADI-FDTD的完全匹配层(PML)公式。应用推导公式计算了色散土壤中目标的散射,并与色散媒质中FDTD结果对比,在大量减少计算时间的情况下,两者结果符合较好。     

Optimal design of smart antenna array

This letter investigates an efficient design procedure integrating the Genetic Algorithm (GA) with the Finite Difference Time Domain (FDTD) for the fast optimal design of Smart Antenna Arrays (SAA). The FDTD is used to analyze SAA with mutual coupling. Then,on the basis of the Maximal Signal to Noise Ratio (MSNR) criteria, the GA is applied to the optimization of weighting elements and structure of SAA. Finally, the effectiveness of the analysis is evaluated by experimental antenna arrays.     

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

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。     

基于时延差方差加权的时延差估计方法

针对目标信源数未知时的时延差估计问题,该文提出一种基于时延差方差加权的时延差估计方法。该方法利用目标辐射信号频率单元对应时延差估计比较稳定,噪声频率单元对应时延差估计比较随机的特点,对各频率单元的时延差估计结果进行时延差方差加权,突出信号所占频率单元时延差估计结果,实现对目标信源数未知时的时延差估计。在该文仿真条件下,相比一般分频带互相关法,该方法对信噪比的鲁棒性提高了。理论分析和实验结果表明：该方法对信源数和信噪比的鲁棒性好于一般分频带互相关法。