時域有限差分法在車載多天線系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

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

2、超越函數(shù)進(jìn)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(jì)算區(qū)域迭代格式。
　　其次，使用FDTD方法實(shí)現(xiàn)了對項(xiàng)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(jì)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(yuǎn)場外推得到了天線的遠(yuǎn)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(yàn)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(biāo)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(jì)算網(wǎng)格數(shù)，并采用 OpenGL技術(shù)實(shí)現(xiàn)了動態(tài)顯示場強(qiáng)變化的目的。在車體等散射問題中，實(shí)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(fù)雜車體模型的網(wǎng)格剖分，提出了針對GiD剖分?jǐn)?shù)據(jù)向Yee網(wǎng)格相對坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法，實(shí)現(xiàn)了基于共享內(nèi)存OpenMP的并行FDTD計(jì)算。接著，基于車體的剖分?jǐn)?shù)據(jù)，完成了以下工作：
　　1、計(jì)

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(diǎn)，進(jìn)而對得到的S21進(jìn)行插值，結(jié)果表明它能夠有效地預(yù)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