CPML在3维HIFFDTD算法中的实现

文中将CPML引入3维弱无条件稳定算法HIE-FDTD中,详细推到了CPML在3维弱无条件稳定HIE-FDTD中的差分公式.为了验证CPML在3维HIE-FDTD中的吸波性能,建立了数值计算模型,并将CPML的吸波性能同其它几种常用的吸收边界条件进行了比较.结果显示,当将CPML层数设置为8时,其最大反射误差为-72 dB,远低于传统FDTD方法的反射误差.另外,当匹配层参数设置为α=0.05,可以在一个较大范围内选取κmax和σmax来实现最佳误差,从而使得在选值时易于预测反射情况.     

CPML在3维HIE-FDTD算法中的实现

文中将CPML引入3维弱无条件稳定算法HIE-FDTD中,详细推到了CPML在3维弱无条件稳定HIE-FDTD中的差分公式。为了验证CPML在3维HIE-FDTD中的吸波性能,建立了数值计算模型,并将CPML的吸波性能同其它几种常用的吸收边界条件进行了比较。结果显示,当将CPML层数设置为8时,其最大反射误差为-72 d B,远低于传统FDTD方法的反射误差。另外,当匹配层参数设置为α=0.05,可以在一个较大范围内选取κmax和σmax来实现最佳误差,从而使得在选值时易于预测反射情况。     

三维周期结构弱无条件稳定FDTD算法研究

将单轴完全匹配层UPML引入于弱无条件稳定算法LOD-FDTD中用于解决周期结构的电磁散射问题。在求解过程中,引入Sherman-Morrison方程解决迭代过程中产生的非三对角矩阵,显著提高了计算效率。为了检验本文所提方法的吸波效能,将其用于计算将带有细缝的周期阵列的反射系数,结果显示:当将本文所提方法的UPML层数设置为16时,其反射误差同传统FDTD方法的反射误差相当,当将本文所提方法的UPML层设置为4时,其反射误差比传统FDTD要低50dB。     

基于镜像射线跟踪法的电波暗室仿真设计

为提升暗室吸波工程的设计能力,运用镜像射线跟踪法对10 m 法电波暗室进行仿真设计,通过合理布置吸波材料,考虑一次反射和二次反射对静区的影响,计算了不同极化方式下静区的反射电平、归一化场地衰减和场均匀性。结果表明垂直极化和水平极化时,场地电压驻波比仿真与测试偏差小于2.3 dB;归一化场地衰减仿真与测试误差小于3 dB,场均匀性误差小于2 dB。仿真与测试结果吻合较好,各项指标均满足设计要求,验证了吸波材料布局的合理性及算法的可靠性。该仿真方法可应用于暗室静区性能评估,优化吸波材料布局,进而有效缩短设计周期。     

频率选择表面结构吸波体的电磁特性研究

采用时域有限差分法(FDTD)计算了蝶形和方环形FSS单元图形的反射与传输特性以及反射信号与入射信号的相位关系,并对计算结果进行了分析.结果表明电磁波的干涉相消是FSS吸波体吸波的主要原因,并且当反射电磁波满足2nπ的相位关系时才能达到最佳吸波效果;FSS吸波体的中心频率随介质层厚度的增加而下降;介质层厚度为5 mm时...     

三维柱坐标ADI-FDTD算法及其CPML实现

提出一种三维柱坐标交互隐式方向(ADI)时域有限差分算法(FDTD)及其卷积完全匹配层(CPML)的实现方案。首先,为了简化公式的冗繁和编程的需要,将传统三维柱坐标时域有限差分算法转换成矩阵表达式的形式。其次,以矩阵变换的方式提出三维柱坐标系下ADI-FDTD 算法的矩阵表达式。最后,将匹配层的影响参数以辅助变量的方式添加至该算法中,从而完成本文算法的CPML实现。算例证明本文算法在时域和频域均有较好的效率和精度,并且具有良好的CPML 吸收效果,其反射系数可达-63 ~ -70 dB。     

低频多跳天波时延估计算法比较

低频天波传播时延的准确预测对其在远程导航授时中的应用潜力挖掘具有重要意义. 为了获得地-电离层波导中低频多跳天波模式的传播时延特性,同时验证典型多径时延估计算法在不同信道环境下的作用性能,文中首先采用时域有限差分(finite-difference time-domain, FDTD)电磁计算方法对不同电离层反射情况下的距发射台400 km处地面接收的低频天地波耦合总场进行正演预测,然后分别基于快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)/快速傅里叶逆变换(inverse fast Fourier transform, IFFT)频谱相除、多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)和旋转不变技术信号参数估计(estimating signal parameters via rotational invariance techniques, ESPRIT)三种算法对电磁场数值预测结果进行后处理,解耦得到不同模式（地波、一跳天波、二跳天波、三跳天波及四跳天波）的时延,并在此基础上分析比较了无噪声和信噪比(signal-noise ratio, SNR)为0 dB、?5 dB以及?10 dB情况下三种算法对多跳天波的时延估计结果. 结果表明,波跳次数越高,算法的检测能力越差. 对于文中所模拟的信道条件,在弱噪声（SNR=0 dB）、电离层强反射时,FFT/IFFT算法结果精度最高,时延误差不超过400 ns;而在强噪声（SNR= ?10 dB）、电离层弱反射时,ESPRIT算法稳定性最好,误差范围在5 μs以内.     

CFS-PML边界条件在PSTD算法中的实现与性能分析

文中将具有复频率参数的PML(CFS-PML)边界条件引入到时域伪谱(PSTD)算法中，并利用卷积PML(CPML)方法予以实现，CPML的吸收性能作为时间的函数被给出。与传统PML相比，该边界条件不仅可以吸收传播模，而且还可以吸收低频凋落模。仿真结果也表明，CPML中参数α，Kmax在一定范围内取值可使该边界的反射误差得到最小。     

具有吸波功能伪装布的制备及吸波性能研究

采用炭包EPS颗粒作为吸波材料填充迷彩伪装布,通过将迷彩布分格填充的方式研究颗粒分布状态对伪装布在1.7~18 GHz频段吸波性能的影响。结果表明,低频段内各试样吸波效果较差,而在X波段反射损耗可达到-8 dB,吸波性能有所提高;Ku波段反射损耗达-17^-9 dB,吸波性能大幅提高。这种差异主要是由于入射电磁波与底面反射电磁波发生干涉、增强吸波小球吸收电磁波的结果。     

计算电离层VLF波传输特性的时域有限差分算法

在星载甚低频( VLF)通信技术中,研究甚低频信号在电离层中的传输特性具有重要意义。现有的利用时域有限差分( FDTD)算法研究电离层传输特性大多基于高频脉冲信号,且传播模型相对粗略,计算存在一定误差。为此,建立了更为精确的电离层各向异性传播模型,对常规的FDTD算法引入变步长因子,并用该算法对VLF波在电离层中的场强衰减进行了数值计算,研究了昼夜变化及频率对其传输特性的影响。仿真结果与卫星实测数据对比表明：与常规的FDTD算法以及全波分析方法相比,引入变步长因子的FDTD算法精度更高;在VLF频段,降低频率有利于电磁波穿透电离层,且白天的衰减明显大于夜间;VLF波在射入电离层并穿透D层时衰减严重(30~40 dB),约为F1层中衰减的3倍。     

三维FDTD方法中高效平面波源的引入

应用分裂平面波时域有限差分（Splitting Plane wave Finite Difference Time Domain,SP-FDTD）方法到三维时域有限差分（Finite Difference Time Domain,DFDTD）中引入高效平面波源.该方法基于分裂场思想,在一维FDTD上构造了新的迭代公式,使得一维FDTD和三维FDTD离散网格之间的数值相速度一致,消除了由于相速不一致而在总场区引起的泄漏误差以及插值带来的数值误差.通过数值算例验证了SP-FDTD方法对不同波源在任意角度（斜入射）下的平面波入射都是有效的,且泄露误差均在-300dB水平.     

Characterization of buried microstrip lines for constructinghigh-density microwave integrated circuits

This paper describes the characterization of a guided wave structure, buried microstrip line (BMSL), which is considered to be promising for constructing high-density microwave and millimeter-wave integrated circuits because of its high isolation characteristics. The BMSL includes a dielectric medium surrounded by ground conductor walls and a strip conductor on the top of the dielectric. The BMSL structure is characterized by the two methods, the rectangular boundary division (RBD) method and the finite-difference time-domain (FDTD) method. The RBD method is employed to obtain basic parameters of the BMSL such as characteristic impedances and coupling coefficients over a wide range of line sizes taking advantages of its high calculation efficiency. On the other hand, the FDTD method has been used for more detailed characterization such as the frequency performances of stub matching circuits. The FDTD method is also used to confirm the validity of the quasi-TEM wave approximation which the RBD is based on. The analysis results reveal that the BMSL structure possesses much lower coupling coefficients than a conventional microstrip line does, from -15 dB to -100 dB depending on their burial depths     

Extension and validation of a perfectly matched layer formulation for the unconditionally stable D-H FDTD method

In this letter, a modification to the recently proposed unconditionally stable D-H ADI FDTD method is presented that considerably reduces the late-time error induced by the corner cells. The PML boundary is derived from the direct discretization of the modified D-H Maxwell's equations rather than the superposition of uniaxial PML boundaries. An optimal choice of the PML conductivity profile coefficients is proposed. Results show that the reflection error of the PML is limited for increased time step size beyond the Courant-Friedrichs-Lewy stability bound, and maximum reflection errors are 15 to 20 dB lower than the original formulation.     

Analysis and compensation of numerical dispersion in the FDTD method for layered, anisotropic media

In this work, we investigate the effects of numerical dispersion in the finite-difference time-domain (FDTD) algorithm for layered, anisotropic media. We first derive numerical dispersion relations for diagonally anisotropic media (corresponding to an FDTD reference frame coinciding with the principal axes of a biaxial media). In addition, we incorporate the discretization effects on the reflection and transmission coefficients in layered media. We then apply this analysis to minimize the numerical dispersion error of Huygens' plane-wave sources in layered, uniaxial media. For usual discretization sizes, a typical reduction of the scattered field error on the order of 30 dB is demonstrated.     

Spiraphase-type reflectarrays based on loaded ring slot resonators

Reflective periodic arrays based on loaded ring slot resonators are analyzed. A full-wave mathematical model is developed and numerical results are presented. It is proven that the reflection angle for the normally incident circularly polarized wave can be effectively controlled by proper positioning of reactive loads in ring slot resonators. Analysis of the reflection characteristics of the Ka band one-layer reflectarray results in a conclusion that the incident wave can be effectively redirected in the directions determined by elevation angles as high as 65/spl deg/ with conversion coefficient better than -1.5 dB. It is also shown that the usage of the multilayer reflectarray leads to a considerable improvement in the reflection characteristics when it is compared with the one-layer reflectarray. The method of the waveguide simulator has been used to verify the developed mathematical model.     

铁氧体电波吸收板透射和反射特性研究

用三种不同磁导率 (μr1 、μr2 、μr3 )的铁氧体电波吸收剂 ,制成 10 0 m m× 10 0 mm双层结构的电波吸收板 ,在 8～ 12 GHz频段测得其透射吸收特性为 :涂层厚度 1.80 mm,吸收量 At=12 .2 d B;涂层厚度 1.15～ 1.85mm,吸收量 At>9d B。反射吸收特性为 :吸收量 Af=2 3d B,10 d B带宽 4GHz,匹配厚度 1.17mm。     

TMFABC及其在传输线参数提取中的应用

本文发现将一阶Ｍｕｒ吸收边界条件分别应用到ｘ－ｔ,ｙ－ｔ,ｚ－ｔ平面上两相邻对角节点时,电磁波的反射误差可以互相抵消,从而提出了二重一阶Ｍｕｒ吸收边界条件（ＴＭＦＡＢＣ）。ＴＭＦＡＢＣ可以很方便地应用到多层结构上去,吸收效率比一阶Ｍｕｒ吸收边界条件及其超吸收算法明显提高,尤其在低频端的效果更好,而且ＴＭＦＡＢＣ对衰减波的吸收也很有效。我们将ＴＭＦＡＢＣ移植到一个时域有限差分（ＦＤＴＤ）程序中,用来