高性能時(shí)域有限差分算法及新型圓極化微帶天線設(shè)計(jì).pdf

1、為了滿足通信、雷達(dá)和導(dǎo)航應(yīng)用的需求，現(xiàn)代大型艦船平臺(tái)上通常安裝著各種電子系統(tǒng)。這些電子系統(tǒng)的近場(chǎng)互耦會(huì)導(dǎo)致復(fù)雜的電磁環(huán)境效應(yīng)，使得系統(tǒng)整體性能變差。另外，這些電子系統(tǒng)和艦船平臺(tái)對(duì)外來(lái)電磁干擾（Electromagnetic Interference, EMI）非常敏感，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)失效。解決這些電大尺寸、多尺度的平臺(tái)級(jí)電磁兼容(Electromagnetic Compatibility, EMC)問(wèn)題需要高效、精確的數(shù)值計(jì)算方法。時(shí)

2、域有限差分算法（Finite-Difference Time-Domain, FDTD）已經(jīng)被大量應(yīng)用于解決這些問(wèn)題，然而由于FDTD的時(shí)間步長(zhǎng)受限于空間網(wǎng)格大小，傳統(tǒng)的FDTD方法在求解這類問(wèn)題時(shí)計(jì)算效率受到嚴(yán)重限制。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹了傳統(tǒng)FDTD和隱式FDTD算法中效率最高的Leapfrog ADI-FDTD的基本迭代方程和Yee網(wǎng)格剖分，并分析了算法的數(shù)值色散特性和穩(wěn)定性條件。其次介紹了卷積完美匹配層（Con

3、volutional Perfectly Matched Layer, CPML）和引入各種不同激勵(lì)源的方法。最后介紹了FDTD中經(jīng)典的細(xì)導(dǎo)線模型。⑵將FDTD中經(jīng)典的細(xì)導(dǎo)線算法拓展到Leapfrog ADI-FDTD中，適用于仿真大型艦船平臺(tái)上的單極子細(xì)線天線。基于Von Neumann方法和大量數(shù)值實(shí)驗(yàn)，半解析地證明了該算法的無(wú)條件穩(wěn)定性。將該算法應(yīng)用于仿真大型艦船平臺(tái)上的電磁兼容問(wèn)題，包括計(jì)算天線之間近場(chǎng)耦合效應(yīng)（S參數(shù)）和天線遠(yuǎn)