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局部一维时域有限差分法及其在电磁兼容分析中的应用

作　者: 管琳
导　师: 周永刚
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 局部一维时域有限差分法(LOD-FDTD) 无条件稳定 屏蔽机箱 电磁兼容
分类号: TN03
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 112次
引　用: 1次
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内容摘要


时域有限差分法(FDTD)是当前计算电磁学中重要的、被广泛采用的数值方法。本文研究一种无条件稳定FDTD方法——局部一维时域有限差分法(LOD-FDTD)。与其他无条件稳定的FDTD算法(如交替方向隐式时域有限差分(ADI-FDTD))相比,该方法具有较高的计算效率。本文总结和回顾了前人对LOD-FDTD算法的研究成果,通过算例验证了二维及三维LOD-FDTD的计算效率,稳定性和LOD-PML的吸收效率等LOD-FDTD中的关键特点。推导了三维LOD-FDTD算法在细微结构如,集总参数元件、缝隙、细导线等处的算法格式,并将包含上述细微结构算法的LOD-FDTD方法用于复杂结构金属屏蔽机箱的仿真分析。本文的主要创新点和工作如下:(1)推导了三维LOD-FDTD在集总参数元件、细导线等细微结构处的算法格式,并将包含上述算法格式的LOD-FDTD运用到一无缝复杂结构金属屏蔽机箱的仿真中,得到此无缝复杂结构金属屏蔽机箱的源输出功率曲线,与文献中用FDTD计算的数据对比,二者吻合,并分析了产生误差的原因。(2)推导了三维LOD-FDTD在缝隙处的算法格式及三维吸收边界条件LOD-PML算法格式,并将其运用到一开缝复杂结构金属屏蔽机箱的仿真中,得到此开缝复杂结构金属屏蔽机箱的源输出功率曲线和辐射特性,与文献中用FDTD计算的数据对比,二者吻合,并分析了产生误差的原因。(3)推导二维LOD-PML的算法格式,通过对二维自由空间的仿真,计算了采用不同时间步的情况下,LOD-PML的反射误差,该误差可达到-90dB。(4)对二维及三维LOD-FDTD的无条件稳定性进行了理论分析,并通过二维和三维金属谐振腔的算例验证二维及三维LOD-FDTD稳定性,证明了LOD-FDTD计算的高效性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章 绪论  10-14
  1.1 研究工作背景及应用意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
  1.3 本文的内容安排及主要工作  12-14
第二章 时域有限差分法概述  14-27
  2.1 时域有限差分法基本原理  15-19
  2.2 稳定性条件  19-20
  2.3 吸收边界条件  20-23
  2.4 数值色散问题  23-24
  2.5 激励源技术  24-25
  2.6 本章小结  25-27
第三章 二维情况下的局部一维时域有限差分法LOD-FDTD  27-41
  3.1 局部一维时域有限差分法LOD-FDTD 提出的背景  27
  3.2 局部一维时域有限差分法LOD-FDTD 的基本原理  27-39
    3.2.1 二维情况下局部一维时域有限差分法LOD-FDTD 的基本公式  27-32
    3.2.2 二维情况下局部一维时域有限差分法的吸收边界条件LOD-PML  32-39
  3.3 本章小结  39-41
第四章 局部一维时域有限差分法的三维推广  41-75
  4.1 三维情况下的局部一维时域有限差分法LOD-FDTD 的基本公式  41-46
  4.2 三维情况下局部一维时域有限差分法LOD-FDTD 稳定性分析  46-51
  4.3 局部一维时域有限差分法LOD-FDTD 中的细导线算法  51-59
  4.4 局部一维时域有限差分法LOD-FDTD 在集总参数元件处的计算  59-61
  4.5 局部一维时域有限差分法LOD-FDTD 在缝隙处的计算  61-63
  4.6 三维情况下局部一维时域有限差分法的吸收边界条件LOD-PML  63-70
  4.7 利用局部一维时域有限差分法分析无缝隙屏蔽机箱的电磁特性  70-74
  4.8 本章小结  74-75
第五章 局部一维时域有限差分法在电磁兼容分析中的应用  75-81
  5.1 电磁兼容概述  75-76
  5.2 利用局部一维时域有限差分法分析开缝屏蔽机箱的电磁特性  76-79
  5.3 本章小结  79-81
第六章 结论  81-83
参考文献  83-87
致谢  87-88
在学期间的研究成果及发表的学术论文  88

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 一般性问题 > 结构
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