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《西安电子科技大学》 2007年
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时域有限差分法关键技术及其应用研究

丁伟  
【摘要】: 时域有限差分(FDTD)法作为电磁场数值模拟中最重要的方法之一,可以成功地解决一大批工程问题。然而,应用FDTD方法处理现代复杂电磁工程问题时,由于不断涌现出的新情况,致使它不能较好的满足工程需求,这使得修正的或者全新的算法研究必须进行。基于上述原因,本文对FDTD方法的几种关键技术及其电磁应用进行了深入研究,主要工作可以概括为: (1).研究了各向同性左手媒质中基于Drude色散媒质模型的FDTD方法,根据电位移矢量D和磁感应强度B作为辅助中间变量,采用辅助差分方程(ADE)法推导出了各向同性色散FDTD的迭代方程,解决了数值计算中的不稳定性,系统地研究了柱面波和连续高斯波束在左手媒质中的传播特性,深入揭示了左手媒质的电磁特性; (2).针对实际复合材料构成的左手媒质都是各向异性的特点,提出了电磁波从各向同性右手媒质(RHM)斜入射到双轴各向异性左手媒质(BA-LHM)时发生负折射应满足的条件。根据理论分析结果,给出了满足条件的BA-LHM的介电常数和磁导率组合,应用基于各向异性Drude色散媒质模型的FDTD方法数值上验证了理论的正确性; (3).针对采用单一数值方法分析放置于复杂介质附近任意指向线天线相互作用较困难的问题。在惠更斯原理的基础上,实现了MoM与FDTD混合算法,MoM分析线天线而FDTD分析介质结构,通过总场-散射场边界将FDTD产生的散射场用于修正MoM的电压矩阵,通过若干次迭代,得到的稳定解能有效地把介质体对线天线的影响考虑在内,通过典型算例与FEKO软件计算结果的对比,表明了此混合方法是有效的; (4).在国内,组建了一个高性能的PC集群系统,从场值通信的角度介绍并实现了PC集群系统中基于MPI的并行FDTD方法,提出了三维并行FDTD方法的流程,通过典型辐射问题和散射问题的算例分析,提出了并行FDTD方法中最佳虚拟拓扑的概念。 (5).根据PC集群系统下基于MPI的并行FDTD方法中进程最佳虚拟拓扑的两个结论,在计算资源有限的情况下,采用三维最佳进程虚拟拓扑形式,探索了并行FDTD方法在微波多芯片组件互连过孔的散射特性、PBG微带滤波结构的滤波特性、(含PBG高阻表面)圆波导口径辐射天线的辐射特性、典型军舰和飞机电大尺寸平台天线的远场辐射和近场隔离特性以及典型军舰和飞机涂敷有耗介质前后的RCS特性的工程应用,取得了满意的计算结果。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O411

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 徐奇澎;郭裕顺;;FDTD算法的FPGA实现[J];电子器件;2012年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 雷继兆;PC和服务器集群下的并行FDTD算法及其应用研究[D];西安电子科技大学;2009年
2 贺之莉;基于GiD的并行FDTD及其混合方法研究[D];西安电子科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 徐奇澎;FDTD算法的FPGA实现[D];杭州电子科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 张洪欣,吕英华,包永芳;基于FDTD/MoM方法的同轴电缆孔缝辐射效应研究[J];北京邮电大学学报;2004年02期
2 薛正辉,高本庆;机载短波天线间隔离度的全波分析[J];电波科学学报;2000年04期
3 闫玉波,葛宁,郑美艳,葛德彪,田春明;网络并行FDTD方法分析电大目标电磁散射[J];电子学报;2003年06期
4 薛正辉,杨仕明,高本庆,张泽杰;FDTD算法的网络并行运算实现[J];电子学报;2003年12期
5 张玉,宋健,梁昌洪;并行共形FDTD算法及其在PBG结构仿真中的应用[J];电子学报;2003年S1期
6 杨利霞;葛德彪;魏兵;郑奎松;葛宁;;FDTD并行算法研究:电和磁本构参数均为各向异性情形[J];电子学报;2006年09期
7 毕兴忠;俞集辉;;FDTD/MoM用于耦合口径辐射的数值仿真[J];重庆大学学报(自然科学版);2006年06期
8 严伟,符鹏,洪伟;LTCC微波多芯片组件中键合互连的微波特性[J];微波学报;2003年03期
9 耿友林;何赛灵;;Analytical solution for electromagnetic scattering from a sphere of uniaxial left-handed material[J];Journal of Zhejiang University Science A(Science in Engineering);2006年01期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 袁伟良;时域有限差分法关键问题研究及其应用[D];西安电子科技大学;1998年
2 张玉;FDTD与矩量法的关键技术及并行电磁计算应用研究[D];西安电子科技大学;2004年
3 杨娟;二维光子晶体及左手媒质研究[D];西安电子科技大学;2005年
4 李龙;广义电磁谐振与EBG电磁局域谐振研究及应用[D];西安电子科技大学;2005年
5 郑奎松;FDTD网络并行计算及ADI-FDTD方法研究[D];西安电子科技大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 顾媛媛;吴先良;;时域有限差分方法分析微带天线散射参数和方向图[J];合肥师范学院学报;2008年03期
2 丁让箭,吴先良,张玉梅,赵谨;四阶指数差分及其在FDTD中的应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2003年02期
3 尹玉,吴先良;基于时域多分辨分析方法的散射场计算[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年03期
4 王建永;陆雪平;杨建设;陈秉岩;;一种新的角点和边棱处理方法[J];安徽大学学报(自然科学版);2006年02期
5 陈鑫;胡军;;电磁脉冲对埋地电缆耦合的FDTD仿真分析[J];安全与电磁兼容;2006年06期
6 陈京平;刘建平;田军生;贺其元;;虚拟暗室系统实验研究[J];安全与电磁兼容;2008年03期
7 曾繁春;陈加清;梁妙元;王盼;;冲击泄流时接地体周围电势分布的FDTD分析[J];安全与电磁兼容;2010年01期
8 罗朝明;孙军强;刘靖;;二维非线性光子晶体波导全光开关[J];半导体光电;2006年06期
9 林若波;廖兴展;林少光;;二维光子晶体3-Y型4通道分束器研究[J];半导体光电;2012年01期
10 唐海侠;王启明;;nc-Ge/Si岛基光子晶体单点缺陷腔的数值模拟与分析[J];半导体学报;2006年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴琼;;人工神经网络在基片集成波导滤波器设计中的应用[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集(工科卷)[C];2005年
2 曹明;于小利;罗中涌;公勋;章德;;声表面波器件的有限时域差分模拟[A];中国声学学会第九届青年学术会议论文集[C];2011年
3 杨凌霞;葛德彪;魏兵;;金属表面搭接缝隙电磁耦合效应分析[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
4 胡晓娟;葛德彪;杨利霞;;MC-FDTD分析低频电磁脉冲对钢筋混凝土的穿透特性[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
5 王梦麟;张学庆;王新鲁;;战场电磁环境分析模型体系结构研究[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
6 王波;刘旭;徐杰;洪玮;于兵;柏宁丰;肖金标;孙小菡;;楔形光纤和InP基平面光波光路芯片的耦合分析[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年
7 李童;;Matlab与电磁场算法FDTD[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(上)[C];2006年
8 王周海;王小陆;李雁;;基于LTCC基板的多联收发模块[A];第十四届全国混合集成电路学术会议论文集[C];2005年
9 朱湘琴;王建国;陈再高;孟粉霞;;EMP辐射波模拟器笼形天线的并行数值模拟分析[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第6册)[C];2009年
10 付梅艳;陈再高;王玥;王建国;;基于混合单元的电磁场时域有限积分方法研究[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第6册)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范木杰;时域多分辨分析在非对称共面波导研究中的应用[D];大连海事大学;2010年
2 易煦农;人工电磁材料的光学特性及应用研究[D];华中科技大学;2010年
3 王海涛;月球车热控关键问题研究及材料光谱性质的选择性调节[D];中国科学技术大学;2010年
4 李学识;基于表面波驱动的等离子体天线及其阵列技术研究[D];华南理工大学;2010年
5 赵立华;纳米尺度光波导及微结构若干性质研究[D];南开大学;2010年
6 沈云;微纳结构光学微腔中的光学双稳与耦合慢光传输[D];武汉大学;2009年
7 浦实;铁路无线通信系统射频链路的一体化建模与分析[D];北京交通大学;2011年
8 樊宽刚;轿车发动机点火系统电磁辐射研究[D];吉林大学;2011年
9 王瑞宝;汽车线束寄生参数和串扰预测研究[D];吉林大学;2011年
10 陈俊学;金属微纳结构中模式耦合特性及其调控机理研究[D];中国科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王淑娟;移动通信基站电磁辐射在环境中的分布研究[D];华中农业大学;2010年
2 滕巍;左手介质基本电磁特性的时域分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 白彦丽;电磁脉冲对开孔屏蔽腔耦合效应的仿真分析[D];沈阳理工大学;2010年
4 张强;基于探地雷达的高速公路厚度自动检测算法研究及软件实现[D];南昌大学;2010年
5 王富明;探地雷达的FDTD建模与仿真[D];南昌大学;2010年
6 王鹏;法方程层面地球参考框架数据融合及其网格计算应用研究[D];解放军信息工程大学;2010年
7 罗震岳;光学色散补偿薄膜的研究[D];浙江大学;2010年
8 侯航;粗糙海面与电大目标复合电磁散射的时域分析[D];西安电子科技大学;2011年
9 王珊;具有陷波特性的超宽带天线的分析与设计[D];西安电子科技大学;2011年
10 金莎莎;等离子体涂覆目标散射特性的FDTD方法[D];西安电子科技大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 薛正辉,高本庆;机载短波天线间隔离度的全波分析[J];电波科学学报;2000年04期
2 翟会清,王莉娜,梁昌洪;利用UTD修正的MoM-PO混合算法研究[J];电波科学学报;2003年05期
3 余文华;杨小玲;刘永俊;苏涛;Raj Mittra;;并行FDTD和IBM BlueGene/L巨型计算机结合求解电大尺寸的电磁问题[J];电波科学学报;2006年04期
4 王萌;梁昌洪;张玉;;UTD结合MM计算复杂环境中天线的方向图[J];电波科学学报;2007年03期
5 路占波;张安;侯新宇;章传芳;;采用FDTD/FVTD混合算法分析蝶形微带天线[J];电波科学学报;2007年03期
6 邓聪;尹文禄;柴舜连;毛钧杰;;两种适用于时域有限体积方法的截断边界[J];电波科学学报;2009年03期
7 李知新,任朗;矩形波导窄边缝隙分析方法述评[J];电波科学学报;1999年02期
8 张煊,张明德;二维光子晶体波导及耦合器的特性模拟[J];电子器件;2005年01期
9 李朝伟,吕善伟;一种基于FDTD的简单有效的天线阻抗计算方法[J];电子学报;2001年12期
10 闫玉波,葛宁,郑美艳,葛德彪,田春明;网络并行FDTD方法分析电大目标电磁散射[J];电子学报;2003年06期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 张玉;FDTD与矩量法的关键技术及并行电磁计算应用研究[D];西安电子科技大学;2004年
2 胡晓娟;复杂目标电磁散射的FDTD及FDFD算法研究[D];西安电子科技大学;2007年
3 姜彦南;FDTD并行算法及层状半空间散射问题研究[D];西安电子科技大学;2009年
4 刘瑜;FDTD算法的网络并行研究及其电磁应用[D];电子科技大学;2008年
5 王楠;基于任意曲面建模技术的一致性几何绕射理论方法[D];西安电子科技大学;2007年
6 雷继兆;PC和服务器集群下的并行FDTD算法及其应用研究[D];西安电子科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 陈刚;结构/直角网格下时域有限体积法在计算电磁中的应用研究[D];西北工业大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 徐奇澎;郭裕顺;;FDTD算法的FPGA实现[J];电子器件;2012年02期
2 朱良杰;宋祖勋;刘真;;基于SMP集群系统的MPI-OpenMP混合并行FDTD算法研究[J];现代电子技术;2011年14期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 贺之莉;基于GiD的并行FDTD及其混合方法研究[D];西安电子科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 李菲菲;三维FDTD并行算法的研究及应用[D];西安电子科技大学;2011年
2 刘文静;薄介质涂覆目标电磁散射特性的分析[D];南京理工大学;2012年
3 徐奇澎;FDTD算法的FPGA实现[D];杭州电子科技大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高本庆,刘波;电磁场时域数值技术新进展[J];北京理工大学学报;2002年04期
2 黄永明,吕英华,徐立,冯晓俊,张洪欣;室内无线传播中一种混合建模方法的改进[J];北京邮电大学学报;2004年01期
3 赵延文,聂在平;UPML媒质中无条件稳定的二维ADI-FDTD方法[J];电波科学学报;2002年06期
4 郑奎松,葛德彪,葛宁;三维电磁散射的网络并行FDTD计算和加速比分析[J];电波科学学报;2004年06期
5 杨娟,梁昌洪;平面波在双负和双正参数媒质界面的反射与折射[J];电波科学学报;2005年03期
6 曹伟,陈劲松;内谐振条件下导体散射特性的双正交模法分析[J];电波科学学报;1995年Z1期
7 熊平凡;光在单轴晶体内表面上的反射[J];大学物理;2000年04期
8 石长生;谈天线隔离度[J];电子科技导报;1997年11期
9 吕善伟,任济时,方愔;波导缝隙天线耦合特性的研究[J];电子学报;1985年05期
10 聂在平,胡俊,姚海英,王浩刚;用于复杂目标三维矢量散射分析的快速多极子方法[J];电子学报;1999年06期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 金谋平;多导体散射中的广义谐振研究[D];西安电子科技大学;2000年
2 魏兵;各向异性介质电磁散射及参数反演研究[D];西安电子科技大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨洁;;时间反转处理在隐藏目标探测中的应用[J];大众科技;2011年04期
2 孙玉发,吴先良,宋开宏;色散媒质中使用Z变换的FDTD法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);1998年04期
3 孟坤;李泽仁;刘乔;;太赫兹波在介质中传播的FDTD分析[J];信息与电子工程;2011年03期
4 张剑龙;黄铭;胡宝晶;;亚波长孔阵透射增强特性的FDTD数值仿真[J];云南大学学报(自然科学版);2008年05期
5 史林兴,李相银;随机介质中产生随机激光振荡特性的半经典理论分析方法[J];江西科学;2005年04期
6 冯琳琳;张昕;杨晓冬;王琢;程东伟;;Z变换应用于色散媒质FDTD计算的研究[J];应用科技;2008年05期
7 郭利强,李明之,葛德彪,厉明博;时域有限差分法计算电磁散射问题[J];计算物理;1992年S2期
8 窦维苹,张林昌;用MATLAB开发的FDTD系统研究电磁散射远场特性[J];电波科学学报;1999年01期
9 李岩;简国树;董亮;潘石;;FDTD法研究镀纳米结构薄膜光纤探针近场分布的特性[J];电子显微学报;2007年03期
10 张晓燕;盛新庆;;地下目标散射的FDTD计算[J];电子与信息学报;2007年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郭江;曹俊兴;何晓燕;;有耗色散媒质中电磁波场的FDTD计算及各向异性PML吸收边界[A];第四届西部十二省(区)市物理学会联合学术交流会论文集[C];2008年
2 于洲宏;刘军;高磊;张文俊;;色散媒质的时域分析法[A];1995年全国微波会议论文集(下册)[C];1995年
3 袁伟良;梁昌洪;;FDTD求解平面波照射下的导体散射问题[A];1997年全国微波会议论文集(下册)[C];1997年
4 王禹;袁乃昌;;FDTD在探测地下目标中的应用[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年
5 黄永明;吕英华;徐立;冯晓俊;张洪欣;;室内无线通信系统中电波传播混合建模方法的改进[A];第十二届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2002年
6 黄水明;吕英华;徐立;冯晓俊;张洪欣;;一种室内无线传播混合建模方法在三维空间的拓展[A];第十二届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2002年
7 孙凤杰;周启明;;时域有限差分(FDTD)法发展综述[A];2009系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2009年
8 王海彬;黄华;薛佩佩;韩磊;刘先超;尹媛媛;;TDIE/FDTD混合法在生物电磁剂量学中的应用[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集(下册)[C];2007年
9 刘波;金林;高本庆;;磁化等离子体的时域数值仿真新方法[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第三册)[C];2006年
10 郑阳明;褚庆昕;;处理曲面导体边界的共形时域有限差分法[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 记者 张建琛;中美科学家发明增强拉曼光谱检测新技术[N];科技日报;2010年
2 王小龙;能在时间中隐瞒事件的时光斗篷问世[N];科技日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 丁伟;时域有限差分法关键技术及其应用研究[D];西安电子科技大学;2007年
2 陈智慧;扩展FDTD算法研究[D];西安电子科技大学;2007年
3 孔永丹;基于分裂步长的无条件稳定FDTD算法研究[D];华南理工大学;2011年
4 汪彤;色散媒质的瞬态电磁特性研究[D];上海大学;2001年
5 金涛斌;不同结构DGS微波滤波器的传输特性研究[D];天津大学;2011年
6 雷继兆;PC和服务器集群下的并行FDTD算法及其应用研究[D];西安电子科技大学;2009年
7 丁海;突变介质区域高精度FDTD算法研究[D];西安电子科技大学;2008年
8 姚斌;FDTD方法在电磁场本征值问题中的应用研究[D];云南大学;2011年
9 王健;电磁脉冲与舰船典型结构之间电磁相互作用的混合FDTD方法研究[D];上海交通大学;2012年
10 李娟;粗糙面及其与目标复合电磁散射的FDTD方法研究[D];西安电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 管琳;局部一维时域有限差分法及其在电磁兼容分析中的应用[D];南京航空航天大学;2010年
2 李鹏飞;基于ADI-FDTD的微波加热模型研究[D];电子科技大学;2010年
3 黄明红;FDTD方法在半空间散射问题中的应用[D];西安电子科技大学;2011年
4 王祎君;等离子体电磁散射CDLT-FDTD算法及M-UPML吸收边界研究[D];江苏大学;2010年
5 荆敏娟;单光纤光镊的FDTD模拟分析及实验设计[D];燕山大学;2010年
6 任信钢;色散媒质的辛时域有限差分方法研究[D];安徽大学;2012年
7 吴锋涛;高效率微带天线阵研究[D];国防科学技术大学;2003年
8 冀维林;基于FDTD算法的多导体传输线电磁兼容的研究[D];北京邮电大学;2010年
9 李新硕;并行FDTD算法和并行遗传算法及其在复杂天线设计中的应用研究[D];四川大学;2004年
10 宋健;微波光子晶体的共形FDTD仿真研究[D];西安电子科技大学;2004年
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