任意截面波导特性的非正交频域有限差分研究

本文提出了一种求解波导本征问题的非正交频域有限差分算法。该算法中的数值离散网格可与任意复杂边界形状吻合一致。文中通过所建立的本征方程对波导中各模式的截止频率进行了求解，数值结果与已有结果符合良好。     

光波导的有限差分光束传播法设计及分析

讨论光波导数值计算方法中的有限差分光束传播法(FD-BPM)的设计与分析.从光波导理论、光波导数值算法、偏微分方程的差分方法引入FD-BPM算法.讨论了边界条件的计算及作用.结合具体光波导结构,运用FD-BPM算法进行数值计算;对得出的结论,通过改变不同参量,进行了结果的比较和分析.     

时域有限差分（FD—TD）法

本文系统地论述了时域有限差分(FD-TD)法的基本原理,讨论了有关Yee算法中麦克斯韦旋度方程的差分表示、数值稳定性、数字色散及吸收边界条件等重要问题,并用一些数值结果给予说明。     

任意截面波导的模式截面场的数值分析

给出了任意截面波导的传输特性的时域差分（FDTD）数值方法的一般分析方法,首次提出了用数值方法建立任意截面波导中各模式横向场分量截面场分布的方法,为证明这种方法的有效性,计算了常用空气填充的Ka波段矩形波导中主模（H10模）和一次高阶模式H20模的截止波长和Ey场分量,其与理论值的安全一致性表明所提出的方法是正确的。作为应用例子给出了一种新型的五边形波导的最低四个模式的传播常数及主模式和第一高次模的电场在波导横截面的场分布图。     

利用模式匹配与四分量二维频域有限差分混合算法分析复杂截面波导不连续性

模式匹配(Mode Matching,MM)法分析波导不连续性问题时,通常需要已知相移常数和模式函数的解析表达式,因此,局限于分析简单截面波导不连续性问题.本文采用四分量二维频域有限差分(2-D FDFD)法能够有效地解决复杂截面波导本征模问题,本征值和本征向量分别对应相移常数和模式函数离散值,求得本征解后再利用模式匹配法计算出波导阶梯的广义散射参数.最后,给出了矩形波导中单脊膜片和十字膜片实例,验证了混合算法的准确性和高效性.     

用有限差分光束传输法分析过渡波导损耗

为了减小弯曲过渡波导和斜坡过渡波导的功耗,设计研究了几种过渡波导形状函数,并用有限差分光束传输法进行了模拟分析,发现过渡波导形状的选取与坡度和曲折角存在一定的条件关系,经总结给出了该条件关系表达式;并且,在分析计算不同形状过渡波导损耗的过程中,凸现出了有限差分光束传播法在光波导器件及其单元器件模拟分析中的直观性与方便性。     

InP基稀释光波导特性分析

从InP基稀释光波导的基本模型出发,利用有限差分波束传播（FD-BPM）算法,推导了InP基稀释光波导的有效折射率,对其进行了数值计算;根据光传输损耗方程,分析了稀释波导传输损耗产生的原因;对稀释光波导中TE/TM模式传输进行了详细的数值分析和模拟计算,并分析了其模场分布曲线。     

基于有限差分光束传播法的过渡波导功耗分析

为了在既定尺寸下减小斜坡波导和弯曲波导的功耗，设计了4种过渡波导形状函数，用有限差分光束传播法(FD—BPM)进行了模拟分析，发现过渡波导形状的选取与坡度和曲折角存在条件关系，并给出了条件表达式和详细说明。     

时域有限差分算法的计算机实现可行性研究

时域有限差分法是解决电磁场计算的重要算法。该算法基于简单的公式迭代,很容易处理不同介质组成的电磁结构。但由于有限的计算机存储空间使得时域差分算法的空间有限,利用特殊的边界条件来截断电磁场问题的几何空间才能用于计算机编程实现。     

圆形金属波导传输特性的2-D频域有限差分法分析

时域有限差分(FDTD)法和频域有限差分(FDFD)法用于处理传输系统的本征值问题非常有效。本文首先基于二维频域有限差分(2 -DFDFD)法,导出圆柱坐标系中2- DFDFD的一般分析公式,并提供了圆波导中不规则划分网格的相应场量表达式;然后将导出的2- DFDFD分析公式应用于圆波导的传播特性的分析。数值计算结果和理论结果吻合很好,从而证明本文分析思路的正确性。同时,所编制的2- DFDFD程序具有通用性,只要调整边界条件的设置同样适于分析其他柱形金属波导结构。     

本征权边界积分法解任意截面波导传输问题

本文选取本征函数作为权函数,由格林第二恒等式建立边界积分方程,并采用边界基形式得到线性齐次方程组。这种方法不仅降低了系数矩阵的维数,而且使其各项仍保持为简单一项,减少了计算量.本文提供了几种常见金属波导的例子,计算结果既收敛快、又足够准确。     

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。     

一种判断波导接头模匹配解相对收敛程度的方法

本文从模式隅合的概念出发,详细探讨了波导接头模匹配解的物理意义,并根据Auda和Harrington(1983)的结论导出了一个重要的关系式。该式可用于判断波导接头参数模匹配解的相对收敛程度和确定接头两侧波导模式数的正确比例,从而使为修正而必须进行的两次计算的工作量与一次计算的工作量相当。本文通过两例不同脊高的脊波导接头的模匹配解的具体过程,说明该方法具有较高的实用性和广阔的应用范围。     

应用FDTD/MP方法计算波导加载谐振器的复谐振频率

应用FDTD结合MP的方法计算了波导加载谐振器的谐振频率和品质因数。与FDTD/DFT方法比较,这种方法减少了对FDTD运行时间的需求,并且提高了数值精度。与FDTD/Prony方法比较,其优点是计算效率高,对噪声的敏感小。文中以计算实例说明了算法的有效性。     

回旋媒质偏心加载圆波导的传输特性

利用基于Bessel函数加法定理的坐标变换,获得了关于回旋媒质偏心加载圆波导中传播常数的特征方程.文中给出了回旋介质棒偏心加载圆波导时的色散特性曲线,并讨论了传播常数随各参数的变化.     

波导混合模问题的修正边界元法分析

本文建立了分析波导混合模问题的修正边界元模型;导出了关于混合模的耦合边界积分方程组及其退化形式,并用矩量法将之离散为齐次代数方程组,从而得波导的混合模传输常数;最后以部分介质填充波导为例进行了计算,所得结果与横向谐振法结果吻合得很好。     

用时域有限差分法研究圆柱形谐振器

本文建立了圆柱坐标系下的时域有限差分(FD-TD)算法程序。运用算法分析了几种圆柱形谐振器(包括同轴形,圆柱形介质加载和开放式柱形介质谐振器)在各种模式下的谐振频率。数值结果与理论值、实验值进行了比较,表明具有很高的精度。本文还对计算中网格的选取原则进行了探讨;并计算了一种双层介质加载腔的谐振频率,从中得出一些有益的结论。     

涂覆各向异性复合手征介质的阻抗圆柱体的雷达截面积

本文解决了平面波入射时涂覆各向异性复合手征介质的阻抗圆柱体的电磁散射问题。首先推导得到各向异性复合手征介质层中电磁场量的基本方程;然后根据边界条件得出计算所讨论的阻抗圆柱体的雷达散射截面的解析表达式。文中还给出若干数值结果。     

对矩形波导中任意高度细导体柱的研究

本文利用矩量法对矩形波导中任意高度的细柱体进行了研究。从柱体表面的电场积分方程出发,选用脉冲基函数与点匹配的方法求解。对其中收敛较慢的一些无穷级数,采用了若干数学处理,大大加快了收敛速度。对柱体上的电流分布进行了较详细的讨论,得出了一个新的较为精确的解析表达式,求得的等效阻抗与有关文献中的实验值相当吻合。     

二维多体散射系统分析

本文提出一种多体散射系统的普遍化的分析方法,原则上能处理任意形式的多体散射系统。利用系统散射方程把多体问题归结为一组单体问题,然后用有限元法对各个单体问题逐个进行分析。本文着重讨论二维多体系统,并给出由介质涂敷导体往构成的三体散射系统的计算实例。