基于MATLAB对二维混合边界静电场域的分析

本文分析了有限差分法的原理与概念,讨论了电磁场问题涉及3种类型的边界条件,采用有限差分数值计算分析边界问题,对二维混合型边界静电场进行分析,用MATLAB编程计算差分方程,并将超松弛迭代法引入到差分方程的计算,并与简单迭代方法进行比较,同样的计算精度下采用超松弛法不仅节省存储空间,而且加快了收敛速度。通过计算可以看出MATLAB在解决实际的工程和数学问题中,具有使用更为简便、语句功能更强的特点,能直观地演示二维混合边界静电场的电势分布图和场强立体分布图。     

时域有限差分法中超吸收技术的改进及数值验证

超吸收技术是时域有限差分法中一种行之有效的吸收边界条件 ,但该技术对大角入射情况的吸收性能较差。在实施该技术时 ,对其算法进行了一定的改进 ,并进行了数值实验。实验结果表明 ,改进算法在吸收性能上有较大提高 ,特别是对于大角入射的情况。还对超吸收技术的应用范围进行了分析。     

非线性薄膜波导的有限差分法计算

对于芯区为非线性介质、覆盖层和衬底为线性介质的平板波导,以克尔型薄膜为例,用有 限差分法导出了非线性波导的场分布和功率的数学表达式,并给出了典型实例的计算数据和 曲线。这种方法编程十分简单,有普适性,可精确求得非线性薄膜波导中场强与功率的分布。     

二维金属型光子晶体的有限差分法分析

运用空域有限差分法对二维金属型光子晶体的带隙特性进行了分析,介绍了在周期边界以及金属柱面边界条件下,光子晶体单元内差分矩阵方程的建立过程,通过对所得差分矩阵行列式等于零的特征方程的求解,得出不同周期边界条件下相应的本征频点,从而求得光子晶体的能带结构图。对不同结构的二维金属型光予晶体进行了计算,计算结果经时域有限差分法（FDTD）给出了有效验证。     

时域有限差分法对不连续微带线的分析

不连续微带线的特性以前已由几种全波方法计算得到.本文涉及的时域有限差分法(FDTD方法)是一种独立的算法,是计算微波相关器件频域特性较新的方法.本文的目的是验证用FDTD方法分析电路组成元件特性的有效性.     

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。     

静电场中静电屏蔽的Ansoft求解

静电屏蔽是“电磁场与电磁波”课程静电场教学中的一个重要知识点。本文基于Ansoft工程电磁场有限元分析软件,给出金属罩接地与不接地情况下,对空间电场分布的影响。分析结果表明,闭合的金属罩可屏蔽内部空间以防电磁干扰,接地的金属罩能实现全屏蔽。对场的空间描绘可增加学生对场的感性认识,提高教学效果。     

理想导电柱体电磁散射的有限差分法

本文提出一种新的求解二维电磁散射的数值方法。应用辐射边界条件将无限大空间的电磁散射问题限制在有限区域内,采用有限差分技术数值求解波动方程、辐射边界条件及散射体表面边界条件,从而获得理想导电二维散射体的表面感应电流及近场分布。本文给出的圆形、椭圆形及方形截面柱体的数值计算实例表明,这种方法可获得与本征函数级数解或矩量法解相当吻合的结果,大大优于表面辐射条件法的结果,表明这种方法可能成为代替现有解析或数值方法的有效方法。     

一种求解电磁位差分方程组的快速收敛方法

本文根据电磁位差分方程组系数矩阵对角元素占优以及稀疏性的特点,将直接求解一维线性方程组的追赶法与迭代法相结合,发展了一种准直接法。该方法对计算机内存的要求小于直接法,而收敛速度快于连续超松驰迭代法,适用于计算各种静态电磁场的有限差分解。文中介绍了准直接法的基本原理与特点,并与连续超松弛方法进行了比较。     

时域有限差分法分析数字信号传输线的耦合

超大规模数字电路的信号开关速度和集成度的提高，导致了信号波形变异和信号耦合问题，并要求用全波分析法才能给出准确结果。文中用时域有限差分法（FD－TD）分析了高速数字信号传输线的耦合特性，给出了经介质补偿后的结果。FD－TD方法中采用了完全匹配层（PML）吸收边界和电流源激励等最新研究结果。研究表明FD－TD方法是计算高速数字电路的有力工具。     

基于COCG的组合迭代法求解电磁场FEM线性方程组

针对COCG算法在求解有限元法分析电磁场边值问题所得到的线性系统时存在的不稳定性问题,提出了一种基于COCG的组合迭代方法。该方法通过在低精度迭代阶段采用COCG,而在其易出现迭代崩溃问题的高精度迭代阶段采用其他相对更稳定的迭代法来进行联合求解。该方法不仅能有效避免COCG算法的不稳定性问题,同时也让其高效率的优点得到充分保留因而有利于整个迭代收敛过程。数值结果表明,提出的组合迭代法能将COCG的高效率和其他迭代法的稳定性进行优势互补,从而能获得比常规的单独迭代法更高的求解性能。     

用电光采样法研究GaAs集成电路中微带线的电场串扰问题

采用静态有限差分法对 ＧａＡｓ集成电路微带线电极的串扰进行理论计算并与内 部电光采样的实际测量结果进行对比分析。结果表明,当激活电极的宽度为５ｕｍ,两电极的 距离是１０ｕｍ时,串扰的实际测量值为４０％左右,差分计算的结果为４６％。     

一种节省内存的降维时域有限差分法及其在散射计算中的应用

介绍一种节省内存的降维时域有限差分方法(R-FDTD)．该方法理论上可节省约33％的场分量存贮量。本文首次把R-FDTD用于散射计算，提出了一种更为简单直观的新的导体处理方法，并阐明R—FDTD中连接边界、吸收边界和近一远场变换的实现方法。以TE波入射时二维柱体散射为例的计算结果表明，R—FDTD在节省约33％内存的基础上，计算精度与标准FDTD相当。     

集成光学M—Z调制器的行波电极电场的有限元分析

报道了一种运用MATLAB语言对集成光学M－Z调制器行波电极的电场进行有限元分析的方法,得到了令人满意的计算结果,程序的运算时间缩短到原来的1／12。     

波动方程差分解法及其对波导T形接头的分析

文中对波动方程差分解法进行了研究，探讨了理想导体表面、棱以及顶点对电场传播的影响，提出了一些有意义的合理假设。最后将上述方法和假设应用于波导T形接头的分析，得到了可信的计算结果。由计算结果也可以看出，没有采取匹配措施的波导T形接头的性能不是很好，端口反射较为强烈。     

求解波导问题FEM线性系统的RIC预条件算法

提出了一种新型RIC预条件COCG迭代技术,用于改善有限元法仿真分析光电工程问题所产生的高度非正定的线性系统的迭代求解.提出的RIC预条件子是针对基本IC算法可能出现的分解崩溃问题,通过对主元进行加强来获得稳定的分解过程,进而产生高效的预条件子.数值试验表明,提出的RIC预条件子不仅能有效避免COCG迭代等方性崩溃,而且比常用的预条件子更高效;此外,RIC对其他若干Krylov子空间迭代法求解性能的改善作用也相当明显.     

FDTD算法的线性预测吸收边界条件

提出了一种全新的FDTD吸收边界条件——线性预测吸收边界条件(Linear Prediction Absorbing Boundary Condition——LPABC)。通过对吸收边界上的入射场进行深入的分析研究，发现在某些条件下吸收边界上的场值与入射方向上其相邻区域的场值是线性相关的，从而提出了一种利用入射方向相邻区域的场值对吸收边界上的场值进行线性预测的吸收边界条件。采用这种吸收边界条件，计算域内的场为行波场，在边界处是无反射的。此外，这种吸收边界条件不需要设置额外的吸收层，也不需要存储前一时刻的场值。最后进行了FDTD实际计算，计算结果表明LPABC吸收边界条件是有效的。     

迭代法求解电路方程组的Matlab软件实现

本文研究了求解电路方程组的三种迭代法,并介绍了如何使用MATLAB软件编写相关程序来求解电路方程组,并举出具体案例对三种迭代法进行具体的说明,旨在为求解电路方程组的教学提供一种新的学习思路.     

一种求解Maxwell方程组的无条件稳定时域精细积分法

本文提出了一种基于精细积分技术求解Maxwell旋度方程的半解析时域方法.由于精细积分技术的引入,该方法不仅摆脱了Courant-Frendrich-Levy稳定性条件对时间步长的限制,而且使得数值色散与时间步长的选取无关.文中分别推导了时域精细积分法在计算区域内和吸收边界处的差分格式,时域递推的计算格式;并提出了时域递推过程涉及的矩阵不可逆问题的解决方案.进行了实例计算,并与解析解和时域有限差分法的结果进行了对比.     

一种新的PML构造及其在FDTD方法中的应用

完全匹配层(PML)吸收边界在处理开域问题的时域有限差分(FDTD)方法中已得到广泛应用.本文从PML中分裂场特性出发,提出一种新的PML构造,该构造中仅有八个子区且无角区.另外,采用降维方法对PML中分裂场进行存储,有效地节省计算内存.三维数值测试结果表明,构造的八层PML反射本地误差约为-160dB.另外,金属球散射截面模拟计算结果证实了新PML构造的实用性.