基于模態(tài)疊加法的時(shí)域譜元快速電磁分析.pdf

1、計(jì)算電磁學(xué)中時(shí)域數(shù)值方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子工程各個(gè)領(lǐng)域，尤其是在重點(diǎn)研究寬頻特性與時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)的一些領(lǐng)域中，如射頻電路設(shè)計(jì)、電磁兼容、通信信道以及雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別等，時(shí)域的仿真計(jì)算與分析就顯得尤為重要。
　　本論文將結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)中的經(jīng)典模態(tài)疊加法與計(jì)算電磁學(xué)中的時(shí)域譜元(SETD)方法相結(jié)合，提出一種模態(tài)疊加時(shí)域譜元法，以期利用模態(tài)疊加法快速分析的優(yōu)勢(shì)加快數(shù)值計(jì)算過(guò)程。除此之外，在網(wǎng)格離散過(guò)程中，往往會(huì)產(chǎn)生一些不必要的精細(xì)網(wǎng)格，這

2、些精細(xì)網(wǎng)格通常是導(dǎo)致迭代穩(wěn)定性變差的重要原因之一，對(duì)于不需要考慮高次模影響的場(chǎng)合下，該方法可以去除這些精細(xì)網(wǎng)格產(chǎn)生的高次模，從而改善數(shù)值方法的穩(wěn)定性。論文利用這種結(jié)合方法對(duì)電磁場(chǎng)計(jì)算中的諧振腔、波導(dǎo)和微帶電路等問(wèn)題做了相關(guān)研究，并介紹了該方法在一階吸收邊界條件(ABC)與完全匹配層(PML)情況下的使用。此外，對(duì)含損耗的情況做了相應(yīng)的特征值理論分析與仿真計(jì)算，展示了此方法的適用性及快速求解的特性。
　　在經(jīng)典模態(tài)疊加法與時(shí)域譜元法

3、結(jié)合的基礎(chǔ)上，本論文還提出了一種改進(jìn)的模態(tài)疊加時(shí)域譜元法，可以有效地降低經(jīng)典模態(tài)疊加法計(jì)算大規(guī)模廣義特征值問(wèn)題時(shí)的計(jì)算復(fù)雜度。這種改進(jìn)的模態(tài)疊加法會(huì)利用時(shí)域譜元法的求解結(jié)果對(duì)線性系統(tǒng)方程進(jìn)行降階，通過(guò)計(jì)算降階后的小規(guī)模廣義特征值問(wèn)題并最終保留少數(shù)的重要模態(tài)，重新形成一個(gè)小規(guī)模線性系統(tǒng)方程，該方程的規(guī)模將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于原方程，求解速度會(huì)得到大幅度提升，最后通過(guò)與經(jīng)典模態(tài)疊加法的對(duì)比體現(xiàn)了改進(jìn)后的優(yōu)勢(shì)。
　　除了將模態(tài)疊加法與時(shí)域譜元法結(jié)合