基于FDTD分析天線對(duì)電磁脈沖響應(yīng)特性.pdf

1、隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子電器系統(tǒng)微電子化，尤其是超大規(guī)模的集成電路在軍事系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，使得電磁兼容和電磁干擾問(wèn)題得到極大的關(guān)注。電磁脈沖是一種瞬間產(chǎn)生的強(qiáng)大能量場(chǎng)，可由雷電、高功率微波炸彈、核爆炸以及電磁脈沖彈等多種方式產(chǎn)生。一旦這種高功率電磁能量耦合到天線或傳輸線等前門入口，就會(huì)沿著一個(gè)或多個(gè)耦合路徑傳輸?shù)矫舾袉卧瑢?duì)電子器件造成嚴(yán)重的破壞效應(yīng)。在眾多數(shù)值分析方法中，時(shí)域有限差分法(Finite Difference Time

2、 Domain：FDTD)由于具有直接從麥克斯韋方程出發(fā)，不需任何導(dǎo)出方程，簡(jiǎn)單直觀且易于掌握的優(yōu)點(diǎn)，因而在電磁工程領(lǐng)域的各個(gè)方面獲得廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。
　　 本文從理論分析入手，首先仿真分析了幾種典型的電磁脈沖的時(shí)域和頻域特性，接著闡述了時(shí)域有限差分法(FDTD)的基本原理，推導(dǎo)差分離散方程，逐一分析時(shí)域有限差分法中時(shí)間步長(zhǎng)和空間步長(zhǎng)的選取標(biāo)準(zhǔn)，著重介紹了完美匹配層吸收邊界條件、入射波的引入以及近遠(yuǎn)場(chǎng)變換的方法。
　　

3、 其次，利用網(wǎng)格剖分技術(shù)中的細(xì)導(dǎo)線FDTD算法計(jì)算了偶極天線的輻射遠(yuǎn)場(chǎng)，得到的結(jié)果和CST仿真結(jié)果比較，驗(yàn)證了算法的可靠性。然后通過(guò)細(xì)導(dǎo)線FDTD算法對(duì)超寬帶電磁脈沖、高空核爆炸電磁脈沖及高功率微波照射下的偶極天線瞬態(tài)響應(yīng)特性進(jìn)行數(shù)值模擬，并且定量計(jì)算了電磁脈沖不同角度入射下偶極天線的中心電流、遠(yuǎn)場(chǎng)響應(yīng)以及頻譜。
　　 最后，計(jì)算和分析了E面喇叭天線對(duì)上述幾種典型電磁脈沖的響應(yīng)特性，且通過(guò)瞬態(tài)近遠(yuǎn)場(chǎng)變換計(jì)算了喇叭天線對(duì)入射脈沖產(chǎn)