時域有限差分法在車載多天線系統(tǒng)中的應用.pdf

1、近年來，時域有限差分方法（FDTD）在天線數(shù)值計算中取到了廣泛的應用，其中復雜車體上多天線電磁兼容（EMC）分析即是當前數(shù)值計算的一大熱點。由于 FDTD具有形式簡單、圖形可視化強等優(yōu)點，使得它成為車載多天線布局設計中的一個強有力輔助工具。
　　首先，本文基于傳統(tǒng)Yee網(wǎng)格推導了Maxwell方程的離散迭代方程，詳細地給出了完全匹配層（PML）各個方向上電、磁導率的設計過程，推導了PML層內(nèi)電、磁場分量的計算公式。通過對PML層內(nèi)

2、超越函數(shù)進行padé近似，克服了PML介質(zhì)內(nèi)電磁參數(shù)與自由空間電磁參數(shù)的不連續(xù)性，統(tǒng)一了整個計算區(qū)域迭代格式。
　　其次，使用FDTD方法實現(xiàn)了對項目中的單極子天線、貼片天線S參數(shù)、方向圖等電磁參數(shù)的計算，并研究了天線在規(guī)則載體上輸入阻抗等的變化情況。依據(jù)等效原理，通過近-遠場外推得到了天線的遠場信息，接著通過簡化的兩種天線形式饋電模型，并利用給出的算例，分別驗證了兩種饋電策略的有效性。針對于天線近場區(qū)場變化比較劇烈，引入了基于坐

3、標間變換法來生成網(wǎng)格步長漸變的非均勻網(wǎng)格技術(shù)，從而有效地減少計算網(wǎng)格數(shù)，并采用 OpenGL技術(shù)實現(xiàn)了動態(tài)顯示場強變化的目的。在車體等散射問題中，實現(xiàn)了平面波垂直與斜入射。
　　最后，著重研究了車載多天線耦合特性及天線布局。先使用 GiD完成了對復雜車體模型的網(wǎng)格剖分，提出了針對GiD剖分數(shù)據(jù)向Yee網(wǎng)格相對坐標轉(zhuǎn)換方法，實現(xiàn)了基于共享內(nèi)存OpenMP的并行FDTD計算。接著，基于車體的剖分數(shù)據(jù)，完成了以下工作：
　　1、計

4、算了單天線在車體不同位置上相關(guān)電磁參數(shù)，并分析車體位置對天線方向圖、S參數(shù)的影響，比較出對于單天線而言的較好安裝位置。
　　2、分析了距離因素對車體雙天線耦合度的影響，通過在天線可安裝范圍內(nèi)采樣有限個點，進而對得到的S21進行插值，結(jié)果表明它能夠有效地預測天線的最佳安裝位置，具有一定的創(chuàng)新性。
　　3、分析了多天線系統(tǒng)中不同頻率天線互耦特性及接收天線對車體上源天線方向圖影響，并利用電場分布圖描繪了源天線與接收天線、車體的相互