高阶FDTD法分析电-大尺寸光波导器件

高阶时域有限差分(FDTD)法用于电-大尺寸平面光波导器件的时域分析,实现了高阶FDTD法的理想匹配层(PML)吸收边界条件;研究了高阶FDTD法的数值色散特性,并对平行介质带定向耦合器进行了数值模拟,所得结果与解析解非常一致。     

基于神经网络的导体柱单站微波成像

提出基于神经网络对导体柱目标实现单站微波成像的方法。通过时域有限差分方法获得横磁波(TM)模式下一系列不同形状导体柱目标的散射场,组成神经网络训练样本。再通过组合运用整数微分进化策略和误差反向传播(BP)算法形成混合自学习策略,克服传统BP神经网络收敛速度慢等不足,提高系统自学习能力。最终基于所得神经网络获得二维导体柱微波成像结果。     

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。     

金属透镜的色散时域有限差分法研究

为克服传统时域有限差分法(FDTD)不能计算色散材料的困难,给出了一种基于Drude模型的色散FDTD算法,并推导出具体的差分公式。将该方法用于模拟金属透镜的聚焦功能,结果与已有理论吻合。本文方法完全适用于分析电导率与频率有关的各种色散材料所构建的光波导。     

FDTD求解高功率微波大气传播问题的可行性研究

提出了应用时域有限差分(FDTD)方法对高功率微波(HPM)大气传播模型进行数值模拟。HPM大气传播模型是由Maxwell方程组和电子磁流体方程共同描述的。利用FDTD的特点,在适当的时间和空间位置对该方程组进行中心差分,获得其显式差分格式。并结合流体力学有限元分析中的边界处理方法,建立了一套全新、高效的求解HPM大气传播的数值方法,其计算量仅与空间网格步数相当,在普通PC机上就能完成相应计算。计算结果验证了该方法的合理性和正确性。     

介质圆柱的单站微波成像方法

提出一种对介质圆柱实现单站微波成像的方法。该方法通过时域有限差分法进行电磁场正过程的仿真计算,采用整数微分进化策略实现逆过程的寻优计算。分别分析TE模式和TM模式的近场散射信号得到介质成像目标在电磁波传播方向上尺寸大小的估计,并以此为依据,确定成像目标的尺寸范围,从而确定逆过程的寻优区间。该方法无需像传统成像方法围绕成像目标设置多个发射/接收天线以获取成像信息,从而大大减少了成像的必要条件。采用该方法,在TE模式和TM模式下分别对介质圆柱目标进行仿真成像,获得了良好的效果。     

一种基于光子带隙结构的宽阻带低通滤波器

提出了两种新颖的基于光子带隙结构微带线的宽阻带低通滤波器,该滤波器分别采用了T形和十字形短截线来构造．文中还讨论了该滤波器的传输特性,该滤波器设计和制作简易．最后绐出的该低通滤波器的模拟结果和测试结果,表明了该滤波器设计的有效性．     

一维ZnO光子晶体带隙的FDTD法模拟研究

介绍了时域有限差分法(FDTD)的基本原理,设计了一个由ZnO和MgF2组成的一维光子晶体模型,并对光子晶体中传播的电磁场作了模拟和分析,通过对光子晶体透射谱的研究,详细讨论了不同周期数、不同厚度和不同厚度比对光子晶体带隙的影响,最后通过在周期薄膜层状结构中引入缺陷层构造了光子缺陷态。     

FDTD编程模拟光波导光场分布的数值不对称的校正方法

以条形光波导为例,研究了用时域有限差分(FDTD)法编程模拟波导光场分布时的数值不对称性,及其对模拟计算造成的影响,提出了两种合理的解决方法,成功消除了数值不对称现象对正常模拟的干扰,通过在波导光场FDTD模拟中的实际应用,分析了每种方法的特点及欠缺,分别论证了它们在数值模拟中的应用价值,并阐明这两种方法对于任意形状光波导光场的FDTD模拟是普遍适用的。     

基于时域多分辨法微带线串扰分析

时域多分辨分析法作为一种时域计算方法,其吸收边界直接影响到计算的准确度。采用具有紧支撑性和对称性的CDF(2,6)尺度函数作为基函数得到了三维各向异性完全匹配层吸收边界;将时域多分辨分析法应用于微带线串扰分析中,给出了适用于任意尺度函数的集总电阻和阻抗电压源模拟方法,并用该方法分析了某印刷电路板上两根平行微带线的串扰问题。仿真结果表明:与传统的时域有限差分算法相比,以CDF(2,6)尺度函数为基函数的时域多分辨分析法只需要其一半的网格数,计算速度提高三倍,同时具有内存使用少、利用率高等特点。     

FDTDSIBC混合方法计算近地导线表面电流

通过在FDTD方法中引进时域表面阻抗界条件来研究瞬态电磁脉冲对有耗地面附近电缆线耦合问题。由频域表面阻抗出发通过拉氏变换得到时域表面阻抗边界条件（SIBC）,并将这种边界条件应用于FDTD方法中来模拟有耗地面的反射。计算结果表明了些方法的有效性。     

PML—FDTD法在分析平面光波导结构中的应用

将理想匹配层(PML)吸收边界条件用于平面光波导结构的时域有限差分(FDTD)法分析中，给出了平面光波导结构的PML吸收边界条件，并对平行介质带定向耦合器进行数值模拟和验证，所得结果与理论值非常一致，证明了PML吸收边界条件应用于平面光波导结构分析的有效性。本文方法可用于分析任意复杂结构的平面光波导。     

脉冲源激励下地下目标的电磁散射分析

本文分析在地面上放置冲激函数源情况地下电磁场的传播和散射特性.在冲激函数源的后期由于电磁场变化较缓慢位移电流可以忽略,扩散特性占据优势.本文通过在准静态Maxwell方程中引进虚拟位移电流项,将扩散问题的求解转化为波动问题,从而应用非均匀时域有限差分(FDTD)方法来分析地下问题.计算结果表明本文方法的有效性.     

用于人体皮下肿瘤探测的优化喇叭探头

讨论应用微波探测人体皮下肿瘤时的一种优化喇叭探头。采用ＦＤＴＤ法分析了喇叭探头的微波反射特性，获得了多组探头的探测深度与喇叭结构参数之间的关系曲线，并进一步确定了一种优化的喇叭探头结构。     

快速时域有限差分方法计算矩形缺陷接地结构

Courant-Friedrich-Levy(CFL)稳定性条件会限制传统时域有限差分(FDTD)时间步长的选择,因此,采用传统FDTD对矩形缺陷接地结构(RDGS)传输系数(S₂₁)进行计算,需要耗费大量的计算时间。为了节省计算时间,提高计算效率,采用无条件稳定的Crank-Nicolson格式FDTD(CN-FDTD)对RDGS传输系数进行计算,详细讨论了CN-FDTD时间步长与计算效率和计算精度的关系。数值结果表明:当CN-FDTD时间步长取值远大于CFL时间步长时,其计算结果与传统FDTD计算结果仍然吻合,同时计算效率能提高77.2%。比较了CN-FDTD和ADI-FDTD的计算误差,在时间步长取值相同的情况下,CN-FDTD的计算误差要远小于ADI-FDTD。     

不同接地体冲击接地阻抗的时域分析

用时域有限差分(FDTD)法对接地体冲击接地阻抗进行了时域分析.计算了脉冲泄流时不同接地体的冲击接地阻抗(TGR),并分析了接地体自身形状及电磁参数对TGR的影响.通过分析得到如下结论:在接地体上下表面埋深相同,表面积相同,但接地体形状不同时,TGR基本相同;体积相同,表面积越大,TGR越小,但用刻槽方法使表面积增大不能减小TGR;非金属接地体电导率足够大时具有与导体一样的泄流效果;接地体磁导率变化对TGR影响很小.     

非均匀等离子体覆盖目标隐身研究

推导了各向同性等离子体中的FDTD分段线性递归卷积（PLRC）计算式，首次将PLRC FD^2TD方法用于仿真电磁波与等离子体的相互作用，对垂直入射的非均匀等子体简化隐身模型进行了时域和频域研究。数值结果表明，等离子体包层可以极大地减少雷达目标的电磁回波能量。     

一种改进的Mur吸收边界条件

吸收边界条件是时域有限差分(FDTD)算法解决电磁问题的重要条件。提出一种改进的吸收边界条件。将惠更斯面推广到二维的时域有限差分算法中,并利用惠更斯面来改进Mur吸收边界。惠更斯面具有理论基础成熟、编程简单、占用的计算内存少等优点,可以方便地插入到FDTD计算域中。FDTD数值仿真证明,惠更斯面在增加少量计算量的同时大幅度提高了Mur边界的吸收性能。而在应用的截断边界元胞数目相同的情况下,改进的Mur吸收边界能达到比PML吸收边界更好的吸收效果。     

FDTD与DFT在分析开口式微波加热器中的应用

本文应用时域有限差分法（FDTD）和离散傅立叶变换（DFT）分析和计算了一种开口式同轴加热装置内部谐振场和外部辐射场，给出了使用两种不同激励源以及是否使用扼流槽后的场的结果。测量结果显示了这处方法的准确性。这种可移动的开口式加热器可以方便地提升对材料进行热处理的温度。