理想匹配层的综合优化

本文讨论了理想匹配层的吸收性能 ,给出了一种有效截断理想匹配层的边界条件 ,分析了不同导率剖面和边界条件对理想匹配层吸收性能的影响 ,给出了最小反射意义下的优化理想匹配层。     

完全匹配层产生数值反射的原因分析

完全匹配层是目前电磁场数值计算中比较理想的吸收边界，它对任意频率、任意入射角的电磁波的理论反射系数都为零。但由于数值离散的原因，完全匹配层边界仍然会产生一定的数值反射。本文通过理论分析，发现真空-PML和PML-PML交界面两边电导率的突变所引起的电场磁场衰减指数的突变是数值反射产生的根源。数值模拟结果表明，通过调整交界面上介电常数和电导率的取值可以有效地降低数值反射。     

一种适用于ADI-FDTD法的非分裂式完全匹配层

基于FDTD法中场量D-H(电位移矢量-磁场强度)迭代公式,导出了适用于AD I-FDTD法的场量非分裂式完全匹配层(PML)的实现方案,与现有的其它AD I-FDTD法的PML技术相比,具有物理概念清晰、易于操作并节省计算机资源的优点。数值结果证明:该PML技术能有效地解决吸收边界的问题,为AD I-FDTD法的发展与推广应用提供了条件。     

基于Z变换的拉伸坐标完全匹配层的改进算法

针对基于Z变换方法的拉伸坐标完全匹配层(SC-PML)提出了一种改进算法.新算法采用匹配Z变换技术将复拉伸坐标变量仿真为无限脉冲响应数字滤波器.与以前发表的SC-PML实现方法相比,新算法的主要优点是在PML的角和棱上仅仅需要一个辅助变量,从而节约了许多内存.而且,所提出的方法在不用修改的情况下,就能应用于仿真广义的FDTD计算域,诸如有耗、色散、各向异性或非线性.另外,还提出了一种应用在高阶差分方程中最小化内存的新算法.两个三维数字仿真实例验证了新算法的有效性.     

时域有限差分法在光波导分析中的应用及改进

对时域有限差分算法在弱导光纤中应用时吸收边界条件的设置和计算结果的误差进行了讨论,并提出改善计算精度的方法。文中给出用这种方法计算普通光纤传输特性的结果。     

采用PML吸收边界条件的FDTD法的分析平面微带结构中的应用

本文将理想匹配层（PML）吸收边界条件用于平面微带结构的时域有限差分法（FDTD）分析中,给出平面微带结构的PML吸收边界条件,并编制程序,进行数值计算。结果表明,与传统的Mur吸收边界条件相比,采用PML吸收边界条件只需采用最简单的馈源模型就可明显地减小计算网格空间和加快收敛速度,并且可用于分析任意复杂结构的微带电路。本文方法对微带电路及微带天线的CAD设计将具有实际意义。     

以改进的混合方法预测室外到室内的电波传播

采用了理想匹配吸收层技术改进了了基于衍射几何射线法(GTD)与时域有限差分法(FDTD)的混合方法，改进后的方法使计算结果比基于Mur吸收边界条件的混合法更精确更具有稳定性。该方法可作为一种移动通信系统设计方法的新选择；利用该方法研究了由室外到室内的电波传播预测，给出了计算结果和传播规律性。     

平面波在三维完全匹配层中的传播特性

完全匹配层（ＰＭＬ）良好的吸波特性已成功地用于ＦＤＴＤ问题。Ｋａｔｚ给出了三维问题分量场所满足的１２个微分方程，但未对波在ＰＭＬ中的传播特性进行讨论。本文基于Ｋａｔｚ的微分方程组，推导出了平面波解、波数及其阻抗。     

波动方程FDTD算法的PML吸收边界条件的实现与验证

实现了波动方程FDTD算法的PML吸收边界条件(WE—PML)，并进行了数值验证．从结果可以看出，WE—PML的性能与Berenger-PML非常接近，优于Mur二阶近似吸收边界条件：同时，对PML媒质参数进行了优化，结果表明：WE-PML的性能主要是由PML的层数、垂直人射时的理论反射系数决定的，WE—PML参数的优化结果与Gedney的经验值基本一致。     

采用PML吸收边界条件的FDTD法在分析平面微带结构中的应用

本文将理想匹配层(PML)吸收边界条件用于平面微带结构的时域有限差分法(FDTD)分析中,给出平面微带结构的PML吸收边界条件,并编制程序,进行数值计算。结果表明,与传统的Mur吸收边界条件相比,采用PML吸收边界条件只需采用最简单的馈源模型就可明显地减小计算网格空间和加快收敛速度,并且可用于分析任意复杂结构的微带电路。本文方法对微带电路及微带天线的CAD设计将具有实际意义。     

完全匹配层（PML）吸收边界条件的理论分析

本文以屏蔽微带线为例,应用谱域方法推导了时域差分(FDTD)法中所用的完全匹配层(PML)吸收边界条件的公式,并且严格证明了有关参数的选择原则.计算表明,在屏蔽微带线中,这种吸收边界条件的反射系数可以小于-80dB.本文所给出的推导方法对于平面分层介质结构是普遍适用的,因为谱域中的每一个波谱实际上都代表一个平面波.文中所给出的推导揭示了这种吸收边界条件的机理,它对于正确使用以及进一步改进这种吸收边界条件都是有意义的.     

互补共形匹配层研究

在运用数值方法求解开域散射问题时,需采用虚拟边界截断分析区域,这不可避免会造成人工反射。比较已存在的吸收边界条件,介绍了一种新型的吸收边界条件。这种方法基于特性互补的两种边界。分别求解两种边界条件下的解然后取平均,可以完全消除人工边界的一次反射。数值结果表明与其它广泛使用的边界条件相比这种方法可以显著减小由反射造成的误差。     

理想匹配层及模式匹配法分析多段平面光波导结构

将理想匹配层（PML）吸收边界条件和模式匹配法用于多段平面光波导结构分析，给出了一种改进的平面光波导结构的PML吸收边界条件，并对光波导的光场分布进行数值模拟，所得结果表明了PML吸收边界条件应用于多段平面光波导结构分析的有效性。该方法也可用于分析复杂结构的平面光波导。     

色散媒质中的完全匹配层吸收边界

将Ａ．Ｐ．Ｚｈａｏ提出的与媒质无关的完全匹配层吸收边界推广到色散媒质中,推导出了用于色散媒质的无反射完全匹配条件。并对导电媒质进行了数值实验,结果十分理想。与Ｑ．Ｈ．Ｌｉｕ的方法相比,该方法可以应用到更复杂的媒质中。而与Ｓ．Ｄ．Ｇｅｄｎｅｙ的各向异性媒质吸收层相比,在角区的处理要简单得多,更适合于时域有限差分法,对于三维问题更是如此。     

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。     

Analysis of Perfectly Matched Double Negative Layers Via Complex Coordinate Transformations

Complex coordinate transformations are introduced for the analysis of time-harmonic electromagnetic wave propagation in perfectly matched double negative layers. The layer is perfectly matched to free space in the sense that any incident plane wave is transmitted through the free space-material interface without reflection, irrespective of the frequency and angle of incidence of the plane wave. The material constitutive parameters are obtained by mapping spatial coordinates into a manifold in complex space. The layer turns out to be anisotropic in general, and the special case where the medium is isotropic can be deduced from the coordinate transformations. The left-handedness, as well as the reversal in phase velocity appear naturally as a result of the mapping of the spatial coordinates into complex space. The consequences of this analysis are demonstrated by some examples     

时变媒质边界条件与局部吸收负载的设置与应用

首先对媒质匹配条件进行了分析，得出时变媒质中电磁波无反射传播所需的参数关系，并将普通的Mur和PML边界拓展到时变媒质的FDTD分析中；根据时变媒质的特性，提出了由时变媒质构造的局部吸收负载，并对其应用进行了探讨。结果表明，此吸收负载具有灵活多变、简单便捷、吸收效率高等优点。     

一种新的三维有限差分光束传输法

设计了一种简单有效的基于最佳匹配层的三维有限差分光束传输法,可以分析光束在三维广角情况下的线性与非线性传输特性。数值模拟结果证实了该算法的正确与可靠性。