NU—FDTD在腔体孔缝电磁耦合分析中的应用

由电磁学的基本规律麦克斯韦方程差分形式即时域有限差分（Finite Different Time Domain,FDTD）导出不均匀网格的FDTD差分形式,即不均匀网格的时域有限差分法（Non Uniform Grid Finite Different Time Domain,NU—FDTD）,并提出了在腔体孔缝电磁耦合分析中采用NU—FDTD时,网格和时间步长划分的原则是：导体边界采用局部均匀细网格法,其它空间采用渐变不均匀法。实验结果表明,这种方法不仅节省计算时间,而且精度高。     

电磁脉冲对目标腔体的孔缝耦合效应数值研究

利用时域有限差分（ＦＤ－ＴＤ）方法研究了超宽带电磁脉冲（ＵＷＢ）,快上升前沿电磁脉冲（ＦＲＥＭＰ）,核电磁脉冲（ＮＥＭＰ）对目标腔体的孔缝耦合效应。研究表明：对于较小尺寸的目标腔体,在孔缝尺寸也较小的情况下,ＦＲＥＭＰ和ＵＷＢ相对于ＮＥＭＰ更容易通过腔体上的孔缝耦合进入目标腔体,而且更容易引起孔腔共振。     

地闪电磁脉冲对近地电缆外导体的耦合研究

采用时域有限差分法计算得出地闪回击电流近场在地面附近的分布,将场值代入离散化后的传输线方程后,计算了近地电缆外导体上的感应电流,分析了大地电参数、导线架高、长度以及与雷击通道距离等因素对感应电流的影响.计算结果显示,距雷击通道200m以内的近场对敏感设备及系统构成的威胁最为严重,应作为地闪电磁脉冲环境预测研究的重点.     

快上升前沿电磁脉冲的孔缝耦合效应数值研究

本文利用时域有限差分（ＦＤ－ＴＤ）法研究快上升前沿电磁脉冲（ＦＲＥＭＰ）对目标腔体的孔缝耦合效应。并将计算结果与核电磁脉冲（ＮＥＭＰ）的耦合结果进行比对。研究表明：对于较小尺寸的目标腔体,在孔缝尺寸也较小的情况下,ＦＲＥＭＰ相对于ＮＥＭＰ更容易耦合进入目标腔体,且更容易引起孔腔谐振。     

基于FDTD的环形孔缝电磁耦合规律研究

为提高电子设备及系统在复杂电磁环境下工作的稳定性,应用时域有限差分方法对不同脉宽电磁脉冲通过带有不同形状（方形环,圆环,矩形环）环形孔缝屏蔽腔体的耦合规律进行了分析.研究结果表明：电磁脉冲通过环形孔缝耦合现象明显,其通过圆环的耦合能量最小;对于矩形环,当入射波极化方向与环形孔缝的短边平行时,若矩形环孔缝纵横比越大,则耦合能量也越大,当极化方向与短边垂直时,则纵横比越大,耦合能量越小;入射电磁脉冲脉宽越短,电磁脉冲越容易耦合进入环形孔缝;腔体壁的反射及谐振会增强耦合效应.     

不同带宽高功率电磁环境对架空线缆耦合效应分析

为分析典型高功率电磁环境对架空线缆的耦合效应,应用并行时域有限差分算法,计算了在雷电电磁脉冲和两种高空核电磁脉冲环境下架空线缆的外导体感应电流和终端电压波形,分析了不同线缆长度、不同入射波极化方向情况下架空线缆耦合效应的变化规律.研究结果表明：入射波电场方向与线缆方向一致时,耦合效应最为严重;随线缆长度增加,外导体感应电流和终端电压上升沿陡度不变,但峰值变大,波形变宽.当线缆长度增加到可与入射波能量最集中频段波长相比拟时,其峰值达到最大,变化趋于平稳,在频带偏低的LEMP作用下该长度在几千米以上,而HEMP1（贝尔波形）入射时为几百米量级,频带最宽的HEMP2（IEC 100029）则为几十米量级;在线缆和入射情况相同条件下,LEMP对线缆耦合效应最强,HEMP1次之,HEMP2最弱.     

快上升前沿电磁脉冲的孔缝耦合效应数值研究

本文利用时域有限差分(FD—TD)法研究快上升前沿电磁脉冲(FREMP)目标腔体的孔缝耦合效应。并将计算结果与核电磁脉冲(NEMP)的耦合结果进行比对。研究表明：对于较小尺寸的目标腔体,在孔缝尺寸也较小的情况下,FREMP相对于NEMP更容易耦合进入目标腔体,且更容易引起孔腔谐振。     

1 kW微波源机箱电磁耦合的并行FDTD模拟

微波源机箱的不同面板上开有不同数量和大小的矩形孔缝和散热通风孔,电磁脉冲可以通过机箱上的孔缝耦合进入微波源内部,对内部电路和设备造成干扰。通过自动网格剖分技术实现了1 kW微波源的快速建模,采用并行时域有限差分（FDTD）算法模拟了不同极化方向下高斯脉冲正入射1 kW微波源机箱的耦合问题,分析了微波源机箱的电磁脉冲耦合规律。研究结果表明,数值计算结果与电磁软件仿真结果吻合得比较好,电磁脉冲的极化方向对耦合进入微波源箱体内的电场强度影响不大,微波源机箱中心点的谐振特性明显。     

PCB上微带线的电磁耦合时域建模分析方法

基于时域有限差分方法和传输线方程,结合高效网格建模技术,文中提出了一种高效的时域建模算法,它能有效解决微带线的电磁耦合建模问题,实现空间电磁场与微带线瞬态响应的同步计算。首先,结合经验公式,计算得到微带线的单位长度分布参数,构建适用于微带线电磁耦合分析的传输线方程。然后,采用时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain, FDTD)方法,结合非均匀网格技术和自动网格生成技术,仿真得到微带线激励场,并在每个时间步进上引入传输线方程获得等效分布源项。最后,对传输线方程使用FDTD 的中心差分格式进行离散,实现微带线及其端接电路上瞬态响应的迭代求解。为了验证时域建模算法的正确性和高效性,通过自由空间和屏蔽腔内PCB 上微带线电磁耦合的数值模拟,从计算精度和耗时两方面与传统FDTD 方法的计算结果进行了对比。     

窄缝耦合共振特性分析

应用时域有限差分法模拟了正弦波和电磁脉冲对窄缝的耦合过程，计算了直缝和扭曲缝的耦合穿透功率和能量，通过分析窄缝的耦合传输系数变化曲线，得出窄缝发生耦合共振的条件和规律。并通过直缝与扭曲缝耦合情况的比较，表明了扭曲缝具有较好的电磁防护能力。