辛FDTD算法

利用Hamilton函数的变分形式,将Maxwell方程表述为Hamilton正则方程形式.利用辛传播子技术结合高阶差分格式对方程进行离散以保持方程的内在结构,建立了求解Maxwell方程的辛时域有限差分(SFDTD)算法.对SFDTD算法的稳定性及数值色散性进行了探讨,并将辛SFDTD算法应用于时域电磁散射计算中,数值结果表明该方法的正确性及高精度性.     

电磁场数值计算中的多分辨分析

从多分辨数值积分、多分辨空间的矩阵压缩和时域多分辨 (multiresolutionanalysisintimedomain ,MRTD)三个方面表达了多分辨技术在电磁场数值计算中的应用。多分辨数值积分技术计算灵活 ,适合计算振荡积分。矩阵压缩技术可以将满阵转化为稀疏矩阵处理 ,以提高计算效率。证明了FDTD是基函数为HAAR尺度函数时MRTD算法的特例。与FDTD相比 ,在保证计算精度的前提下 ,MRTD算法减少了计算资源占用 ,提高了计算效率。     

地面附近开口箱体孔缝耦合效应的数值仿真

在时域有限差分（FDTD）法中引进时域表面阻抗边界条件（SIBC），对电磁脉冲斜入射有耗地面附近开口葙体时的孔缝耦合期律进行了数值仿真，由频域表面阻抗出发通过拉氏变换得到时域表面阻抗边界条件（SIBC），并将这种边界条件应用于FDTD方法中来模拟有耗地面的反射。仿真结果表明：（1）电磁脉冲相对于开口的入射角度不变时，当地面的导电率越大，则经地面反射而耦合进箱体内的电磁脉冲场就越强。但耦合进箱体内的总脉冲场的主峰幅度与自由空间中的相等。（2）地面的导电率不变时，当电磁脉冲垂直于开口平面入射时，耦合进箱体内的脉冲场最强。     

矢量波动方程的直接差分解法

对电磁场波动方程进行了分析,研究了一种基于电场波动方程的时域数值方法———矢量波动方程的直接差分解法,给出了电场和磁场的计算公式。采用线性插值方法获得了导体表面法向电场的计算公式,给出了算法的稳定性条件。与时域有限差分法相比,由于该方法中电场分量的迭代更新无需磁场参与,从而使算法的复杂性大大降低,是一种具有良好应用前景的电磁场时域数值分析方法,最后通过一个数值计算实例证明了该算法的有效性。     

基于时域弹跳射线法分析电大尺寸目标的散射

通过对频域弹跳射线法的表达式进行逆傅里叶变换推导出时域弹跳射线法的表达式,并且讨论了与时域弹跳射线法相关的八叉树加速算法、Nyquist抽样准则及遮挡判别方法。与时域低频方法（如时域有限差分法、时域积分方程法）相比,时域弹跳射线法的优点是计算速度快、所需内存少,是分析电大尺寸目标宽带雷达散射截面的高效方法。实际算例的数值结果表明,时域弹跳射线法与其他精确方法的结果吻合很好。     

3D ADI-FDTD算法在分析微结构时的数值色散

利用三维无条件稳定交替方向隐式有限差分(ADI-FDTD)算法分析射频微机电器件时,为了保证仿真精度和提高计算效率,需要掌握微尺度条件下算法的数值色散特性.利用算法增长矩阵,讨论了多种因素对算法数值色散特性的影响.给出了分析微结构电磁特性时各参数的基本选取原则:空间导数取二阶差分;网格划分的深宽比小于50;取扫描频段内的中高频率点作为计算空间抽样率的参考点;ADI-FDTD算法的时间步长极限为T/2,时间步长的选择应满足时间抽样率与空间抽样率之比小于1.     

基于CUDA的图形处理器FDTD算法仿真研究

由于数值色散及时域迭代的特点,利用时域有限差分（FDTD）进行电磁仿真往往是十分耗时的,通用图形处理器（GPGPU）技术为其提供了解决方案。通过分析FDTD算法及其数值稳定条件,阐明其天然并行优势。基于计算统一设备架构（CUDA）模型,提出了利用图形处理器并行FDTD仿真的实现方法,并与传统CPU计算相比较,验证了并行结果的精确性,分析了各种尺度网格下速度提升情况,通过进一步优化并行方法,计算速度与单CPU相比可提升数十倍。     

基于高阶辛算法求解Maxwell方程

为克服标准时域有限差分(FDTD)方法的缺陷,引入一种新的数值计算方法———高阶辛算法求解Maxwell方程,即在时间上用高阶辛差分格式离散,空间分别采用二阶及四阶精度的差分格式离散。系统地分析了高阶辛算法的稳定性及数值色散性,通过理论上的分析及数值计算表明,在空间采用相同的二阶精度的差分离散格式时,高阶辛算法的稳定性与FDTD法相当;四阶辛算法结合四阶精度的空间差分格式较FDTD法具有更为优越的数值色散性———各向同性。结合二维TMz波的数值计算结果表明,高阶辛算法较FDTD法有着更强的计算优势。     

基于传播子技术的辛FDTD方法

数值求解三维时域Maxwell方程的过程中,保持方程的内在结构显得尤为重要.利用Hamilton 函数的变分形式,首次将Maxwell方程表述为Hamilton正则方程形式.在时间方向上,借助辛传播子技术对方程进行离散以保持方程的内在结构;在空间方向上,采用四阶精度的有限差分格式对三维旋度算符进行差分离散,建立了求解Maxwell方程的辛时域有限差分(S-FDTD)方法.对S-FDTD方法的稳定性及数值色散性进行了系统的探讨,数值结果表明该方法的正确性及高精度性.     

基于重叠型区域分解的时域积分方程法

时域平面波算法可以降低时域积分方程的计算复杂度以及内存消耗,但是时域积分方程的阻抗矩阵的近场部分元素无法减少,内存消耗依然很大。提出了利用重叠型区域分解法降低时域积分方程的内存需求,通过采取划分子区域,利用特征基函数法降低阻抗矩阵规模的方法,降低了内存消耗。数值算例验证了重叠型区域分解法结合时域积分方程能有效地用于瞬态电磁散射问题的分析。     

近场光存储光学飞行头特性仿真与优化设计

提出近场光存储光学头飞行问题的综合仿真方案,采用控制体积法求解表面形貌复杂的空气轴承气浮力分布,采用准牛顿迭代法求解光学头稳定飞行姿态;并以此为基础,分析空气轴承表面形貌参数对光学头稳定飞行姿态的影响规律,对其进行优化设计;所设计的光学头飞高为73.87nm,且飞行姿态稳定,满足近场光存储信号读写的要求.     

多管武器系统密集度仿真技术

多管火箭密集度仿真是提高多管火箭射击密集度和减少多管火箭试验用弹量的前提。从武器系统弹、炮、药、环境一体化的角度,对多管火箭武器发射动力学进行了深入的理论和试验研究,建立了多管火箭武器刚弹耦合的多体系统发射动力学方程,应用多体系统传递矩阵法,实现了多管火箭动力响应分析,利用蒙特卡洛方法建立了多管武器系统密集度仿真技术。实例对某多管火箭武器系统密集度和减少多管火箭武器试验用弹量的优化方案的密集度进行了数值仿真,仿真结果得到了试验验证。     

基于受激布里渊散射的高精度多微波频率测量

为实现高精度大范围多微波频率测量, 利用双平行马赫曾德尔调制器(dual parallel Mach-Zehnder modulators, DPMZM)分别对未知信号和扫描信号进行抑制载波单边带调制, 并分别作为信号光和泵浦光输入到色散位移单模光纤中, 当两者满足一定的频率关系时, 信号光会得到放大, 通过测量输出光功率值即可估计出待测信号的频率值。该方案利用双阶段受激布里渊散射结构降低了受激布里渊散射增益线宽。另外, 通过设置DPMZM的调制参数, 即可利用低频段的扫描信号实现高频段的频率测量, 降低了方案的实现复杂度。为进一步提高算法精度, 利用测量的光功率值建立幅度比较函数, 通过计算可得频率测量误差, 通过误差修正可提升方案的测频精度。最后, 通过实验仿真证实了方案的有效性, 测量误差为±3 MHz。     

基于半离散化的CEV过程下两值期权定价研究

研究了常弹性波动率(CEV)过程下一类两值期权定价的数值解法问题.首先根据无套利原理和Ito公式,建立了期权定价模型,得到了在该模型下期权价格所满足的偏微分方程.然后对其中的空间变量进行离散化,得到具体的半离散化差分格式,证明了该差分格式的稳定性和收敛性.最后数值实验表明该算法是一个稳定收敛的算法.     

基于线性分散码的放大前传协作分集研究

线性分散码空时协作分集系统与传统的正交分组空时码协作分集系统相比,前者的性能在高速率情况下要好于后者.提出了两种基于线性分散码的放大前传协作分集方案.两种方案的主要区别在于中继端的噪声是在线性分散码编码之前还是之后引入的.首先通过理论推导证明了两种方案的误码率性能相同,然后对两种方案的特点进行了分析,指出一种方案较另外一种方案相比,具有较低的中继端和协议复杂度,但是在协作的信息传输第一阶段的速率较低.最后通过蒙特·卡罗仿真验证了理论上的推导.     

计算任意导体直劈边缘瞬态散射的TD-EEC公式

对频域等效边缘流(Equivalent edge current EEC)公式进行傅里叶逆变换,推导出时域等效边缘流(TD-EEC)的计算公式,可用于计算任意导体直劈边缘在任意观察方向的远区时域绕射场,且绕射线在焦散区内保持有限。TD-EEC的时域边缘绕射的计入明显改善了TD-PO方法的计算结果,能够用于电大尺寸复杂导体目标的瞬态散射和宽带散射分析以及雷达原始回波的模拟。最后,以平板和劈柱为例进行瞬态电磁散射计算,并将计算结果同TD-PO和时域有限差分(FDTD)的计算结果进行比较,验证了方法的正确性和有效性。     

Investigating path loss characteristics of UWB signals in vacancy indoor environment based on time-domain technique

1 .INTRODUCTIONUltra-wide Bandwidth( UWB) wireless technologyhas drewgreat attention of communication commu-nities all over the world as a candidate for the fu-ture short-range wireless communication by provi-ding users with high data rates .Pathloss , which represents signal attenuationas a positive quantity measuredin dB,is defined asthe difference between the effective transmittedpower and the received power .It is an i mportantparameter for evaluating the covering capacity ofUWB wi…     

降低多载波信号峰值平均功率比的新相位方案

针对等幅且各子载波等频率间隔的多载波信号,从瞬时包络功率出发,采用代数方法推导了一种降低峰值平均功率比(PAPR)的新相位方案。通过数值计算对峰值平均功率比的减小作用进行了验证,并给出了采用Newman相位方法计算的结果以便比较。数值结果表明,采用这种新的相位方案得到的PAPR不大于3 01dB,且随着子载波数的增大而接近2 65dB,克服了信号的非线性失真。