在直角坐标系下一种快速有效产生非均匀FDTD网格的算法

在电磁场网络生成系统中 ,最为关键性的技术就是生成有效网格的算法。本文详细介绍了一种用在AutoMesh———自动可调直角坐标系下的非均匀FDTD网格生成系统中生成非均匀网格的算法。采用该算法生成的直角坐标系下网格坐标及一维、二维和三维网格图型不仅精确 ,而且快速有效。它适用于一般电磁场网格生成系统 ,并可确保系统的可靠性和实用性。     

FDTD模拟软件电磁建模模块的研究和实现

FDTD算法(时域有限差分法)是解决电磁场问题的简单而有效的数值方法,在现有的计算条件下进行非均匀网格和均匀网格的生成以对目标物体建模是该算法的基本问题。本文介绍在直角坐标系下一种非均匀网格划分算法,并结合计算机可视化技术,实现电磁建模可视化模块的设计。该建模模块用于进行目标物体的3D可视化建模和电磁学参数描述及仿真数据预处理。文中的例子说明该电磁学建模模块数据处理有高效性、可靠性及良好的可视化效果。     

FDTD计算中非均匀网格网络的分析及综合

本文依据微波网络理论及网格波阻抗的概念,对时域有限差分(FDTD)计算中的非均匀网格反射波进行分析,提出了网格网络分析和综合的概念,分析了网格网络的反射特性,给出了网格网络的综合过程.基于上述理论和概念,在一维(TEM波)和三维微带结构以及方波导中实现了有关的非均匀网格的网络特性,其特性可用于沿传播方向的网格非均匀性的匹配,减小网格反射波及改进波的传播特性等.     

一种新型基站天线的非均匀网格FDTD分析

板状振子型基站天线是一种现代移动通信中广泛使用的基站天线。为了比较准确地对其天线单元和槽形板进行建模,同时考虑到计算资源限制,该文应用一种非均匀网格FDTD方法对其辐射方向图特性进行了分析。数值结果表明该文方法处理天线辐射问题的有效性。     

三维情况下平面介质交界面处二阶精度FDTD方程

提出了一种新的二阶精度时域有限差分法(FDTD)算法,针对研究区域介质填充不均匀,包含平面介质交界面的情况.新算法在交界面处利用非均匀网格建模,通过积分形式Maxwell方程的离散和交界面处连续场分量的泰勒级数展开,给出了平面介质交界面处三维情况下的二阶精度FDTD方程.该方法在保证介质交界面处电磁场量二阶精度的同时,合理划分不同介质区域粗细网格,在不增加计算容量和计算时间的基础上,有效地提高算法整体的计算精度.最后对介质谐振腔结构和微带电路进行模拟,验证了本文算法的精度高于标准的FDTD方法.     

采用FDTD/FVTD混合算法分析蝶形微带天线

用FDTD和FVTD混合算法分析了蝶形微带天线的反射损失.在适于矩形网格的区域采用常规的非均匀FDTD算法,在微带贴片天线的斜边或PEC弯曲表面处采用FVTD算法,重叠区域的场通过邻近场的线性插值得到.程序仿真和实际测量结果的比较表明在较宽的频带内,该算法在不损失精度,不显著增加CPU时间和内存的情况下,极大地降低了常规FDTD所要求的网格密度.     

时域有限差分电磁建模系统的研究与设计

基于时域有限差分（FDTD）算法并利用计算机可视化技术，对目标系统进行电磁建模研究，并设计出一套具有丰富内建图形处理功能的网格生成软件。在本系统中通过对目标系统进行3D建模和电磁学问题描述，将生成的电磁建模文件输入FDTD仿真模块即可进行模拟分析计算，直观形象地观察到电磁场的分布状态、电磁波传播、透射、散射等现象。U型天线的建模实例表明该电磁建模系统准确、高效。     

电磁脉冲对金属机箱的孔缝耦合特性研究

本文利用时域有限差分方法(FDTD)研究了电磁脉冲对带孔缝机箱的耦合特性.为减少存储空间而采用非均匀网格法,分别对腔体上开有不同形状(正方形,圆形,蜂窝形)和不同数目孔缝时的耦合效应进行分析,并进一步研究了电磁干扰信号与机箱内的PCB板电路作用而产生的感应电流的变化情况.     

基于面元模型的FDTD网格及涂敷层网格生成技术

提出了一种基于面元模型的FDTD网格剖分技术和涂敷层网格的生成技术。这种网格剖分技术可以方便地剖分封闭的面元模型和实体模型。针对均匀涂敷复杂模型难以直接产生的问题,提出在FDTD网格模型基础上,生成涂敷网格模型的方法。这种方法很容易得到任意复杂FDTD网格模型的涂敷层网格模型,克服了复杂表面模型和实体模型直接产生涂敷模型的困难。     

测控系统内部典型器件EFT干扰辐射特性研究

介绍了电磁继电器、电感线圈、细长导线等测控系统内部存在的典型器件在开关动作瞬间产生的EFT辐射的干扰特性。运用非均匀网格FDTD法建立了典型器件的辐射模型,分析了主要参数变化对辐射特性的影响,并针对各种典型器件的辐射特性,提出了相应的干扰抑制方法。     

三维FDTD建模软件的开发及应用

介绍了三维FDTD建模软件的开发,电磁建模和网格生成采用Visual Basic实现。该软件提供给FDTD仿真软件诸如介质、网格、边界条件、激励源设置之类的数据文件;自动生成满足FDTD算法条件的均匀或非均匀网格。采用OpenGL技术,通过对图形的旋转、平移、缩放、透视等操作对目标物体进行细致的实时观察与修改,实现了计算区间内电磁场的动态变化演示,具有建模速度快、可视化效果好等优点,保证了FDTD数值求解过程的正确与高效。最后利用该软件对微带拐角等不连续性问题进行了建模和仿真,取得了较好的效果。     

任意截面导体柱电磁散射特性的时域分析

本文采用共形网格的ＦＤＴＤ法对任意截面导体柱的电磁散射特性进行了分析。首先采用广义环路积分法导出共形网格上的时域有限差分方程,然后针对共形网格导出其一阶和二阶吸收边界条件。这种吸收边界条件在曲率半径趋于无穷大时分别退化为一阶和二阶Ｍｕｒ 吸收边界条件。由于采用共形网格,网格节点数远少于普通ＦＤＴＤ法中的节点数,从而大大节省了计算时间和存储空间。在时谐平面波和高斯脉冲激励下,首先计算了导体柱表面的时域感应电流,然后运用Ｆｏｕｒｉｅｒ变换计算导体柱的ＲＣＳ,其结果与其它文献结果一致。     

基于GPU的并行FDTD方法在二维粗糙面散射中的应用

利用显卡(Graphics Processing Unit, GPU)加速时域有限差分(Finite-Difference Time Domain, FDTD)法计算二维粗糙面的双站散射系数, 介绍了FDTD的理论公式以及计算模型.采用各向异性完全匹配层(Uniaxial Perfectly Matched Layer, UPML)截断FDTD计算区域.重点讨论了基于GPU的并行FDTD计算粗糙面双站散射系数的并行设计方案计算流程.在NVIDIA GeForce GTX 570显卡上获得了50.7×的加速比.结果表明:通过对FDTD计算粗糙面散射问题的加速, 极大地提高了计算效率.     

基于新时域算法的集总加载线天线的耦合分析

在电磁工程应用中, 天线通过加载, 可以缩短天线尺寸, 实现小型化设计.文中提出了网格内置集总元件的时域有限差分(Finite Difference Time Domain, FDTD)处理新方法, 将细导线FDTD与集总元件FDTD结合起来, 模拟了强电磁脉冲对集总加载线天线的耦合, 能够快速计算得到天线上耦合的电流响应.通过与有限积分法软件的仿真结果进行对比, 验证了混合算法的正确性.在此基础上, 分析了入射电磁脉冲的类型以及脉冲宽度对天线上电流响应的影响, 为天线进行前门防护设计提供理论依据.     

基于OpenGL和FDTD的电磁建模三维可视化实现

开放的图形程序接口(OpenGL)是一个国际组织提供的规范,可以跨平台使用,是一个功能强大,调用方便的底层3D图形库;时域有限差分(FDTD)算法是解决电磁场问题的简单而又有效的数值方法。把两者结合并利用计算机可视化技术,对目标系统进行电磁建模研究,实现了电磁建模模块的三维可视化设计。该建模模块可用于进行目标物体的三维可视化建模和电磁学参数描述及仿真数据预处理。微带耦合器的建模实例表明该电磁建模模块数据处理具有高效性、可靠性和良好的三维可视化效果。     

基于OpenMP的电磁场FDTD并行程序性能分析

OpenMP是共享内存并行程序设计的工业标准,它通过一些编译指导语句能方便地将程序并行化,特别适合于在多线程的计算机上使用。针对一个采用电磁场FDTD算法的二维波导问题,首先对其计算方法和计算过程进行简单描述,其次讨论了几个影响其并行程序执行效率的几个因素。结果表明,采取不同的并行方式,设定不同的调度策略,设置并行区线程数的大小均会影响并行程序的性能。因此,在使用OpenMP编写电磁场并行程序时,需要综合考虑各种因素的影响才能设计出高效的程序。     

瞬变等离子体中电磁波频率漂移特性研究

推导一维瞬变磁化等离子体的时域有限差分(FDTD)递推式,并以一维金属谐振腔作为计算模型,分析了瞬变等离子体中电磁波频率漂移特性。从理论分析出发,得到了一维瞬变等离子体对电磁波作用的解析解。通过选取相同的模型和参数,将FDTD数值解与解析解进行对比, 验证了所用FDTD方法的准确性,在此基础上研究了瞬变等离子体中电磁波的频率漂移规律。     

基于OpenMP的电磁场FDTD多核并行程序设计

探讨了基于OpenMP的电磁场FDTD多核并行程序设计的方法,以期实现该方法在更复杂的算法中应用具有更理想的性能提升。针对一个一维电磁场FDTD算法问题,对其计算方法与过程做了简单描述。在Fortran语言环境中,采用OpenMP＋~粒度并行的方式实现了并行化,即只对循环部分进行并行计算,并将该并行方法在一个三维瞬态场电偶极子辐射FDTD程序中进行了验证。该并行算法取得了较其他并行FDTD算法更快的加速比和更高的效率。结果表明基于OpenMP的电磁场FDTD并行算法具有非常好的加速比和效率。