高性能時域有限差分算法及新型圓極化微帶天線設計.pdf

1、為了滿足通信、雷達和導航應用的需求，現(xiàn)代大型艦船平臺上通常安裝著各種電子系統(tǒng)。這些電子系統(tǒng)的近場互耦會導致復雜的電磁環(huán)境效應，使得系統(tǒng)整體性能變差。另外，這些電子系統(tǒng)和艦船平臺對外來電磁干擾（Electromagnetic Interference, EMI）非常敏感，嚴重時會導致系統(tǒng)失效。解決這些電大尺寸、多尺度的平臺級電磁兼容(Electromagnetic Compatibility, EMC)問題需要高效、精確的數(shù)值計算方法。時

2、域有限差分算法（Finite-Difference Time-Domain, FDTD）已經被大量應用于解決這些問題，然而由于FDTD的時間步長受限于空間網格大小，傳統(tǒng)的FDTD方法在求解這類問題時計算效率受到嚴重限制。
　　本研究主要內容包括：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源的方法。最后介紹了FDTD中經典的細導線模型。⑵將FDTD中經典的細導線算法拓展到Leapfrog ADI-FDTD中，適用于仿真大型艦船平臺上的單極子細線天線。基于Von Neumann方法和大量數(shù)值實驗，半解析地證明了該算法的無條件穩(wěn)定性。將該算法應用于仿真大型艦船平臺上的電磁兼容問題，包括計算天線之間近場耦合效應（S參數(shù)）和天線遠