用FDTD法计算外开槽同轴波导的归-化截止频率

给出圆柱坐标系下用FDTD法计算电磁场问题的差分格式和用FDTD法分析开槽金属波导截止频率的主要计算过程。实例计算了具有解析的空心金属圆波导和同轴传输线的传输特性,证明了圆柱坐标系下FDTD方法的正确性和有效性;用同一程序计算无解析的开槽同轴波导的传输特性,分析了各种开槽条件下开槽同轴波导截止频率的影响。     

回音壁模式圆盘形微谐振腔的设计及特性研究

针对光通信波段,分析了标准圆盘形结构和其他三种变体结构的WGM微谐振腔,讨论了通过改变传输波导和微腔之间的间距以及改变传输波导的几何形状对耦合系数的影响,基于FDTD算法,分别计算了四种结构的耦合系数、谐振频率、模场分布及品质因数等,发现模式的匹配程度和输入波导的弯曲损耗均对品质因数有影响,而四种结构的品质因数和耦合系数的变化规律相反,故具体应用中为了达到较高的耦合效率,须在较高的品质因数与较大的耦合系数之间进行折中,经比较得到了一种输入波导弯曲的优化圆盘形结构。     

一种紧凑型超宽带微带天线的研究

设计了一种新颖的小型微带结构的超宽带天线,采用共面波导馈电结构,金属底板的槽型边缘被设计成对称的多边形以获得超宽带频率特性. 通过FDTD数值计算方法获得了最佳的天线几何尺寸并根据设计结果加工制作了天线模型. 计算结果和实际测试结果吻合良好,并表明该天线的S11<-10 dB阻抗带宽达到了117%（从2.75 GHz到10.5 GHz）.     

用变形差分公式计算波导高阶模的截止频率

对差分法所获的离散差分公式作矩阵变换,使差分离散方程的系数矩阵对于波导的各阶模都是正定的,从而可利用该变形离散方程计算波导各个高阶模的截止频率。编程实例计算了矩形波导、L形波导、对称脊波导部分高阶模的截止频率。计算结果表明：用变形差分公式计算高阶模的截止频率,不仅具有较高的计算精度,而且可以很方便地用于各种复杂截面波导问题的设计与分析。     

条形波导的三维标量FDTD法分析

发展了一种实用的对条形结构波导中光的传输特性进行模拟计算的三维标量时域有限差分(FDTD)数值计算方法,并对在电吸收调制器条形波导中的光场分布进行数值模拟计算,得到了在条形波导中光传输方向上不同横截面上的光场分布形式,这些光场分布是由波导中不同模式场叠加形成的,反映了波导中多模干涉的现象.数值模拟计算的结果与实验测试结果相一致,证明了这种三维标量FDTD法应用于条形光波导结构分析的有效性.此方法具有掌握容易,计算分析简便等优点,适用于条形结构波导的设计、模拟和特性分析.     

用FDTD法建模波导器件时数值色散的仿真研究

时域有限差分法(FDTD)在电磁场数值计算中占有重要的地位。但是,由于时域有限差分法只是原Maxwell旋度方程的一种近似,当在计算机的存储空间对电磁波的传播进行模拟时,即使是在非均匀介质中也会出现色散现象,且电磁波的相速度随波长、传播方向及变量离散化的情况而发生变化。受计算机存储空间和计算速度的限制及色散机理的多样性和复杂性,少有文献对此进行精确定量的数值分析。本文通过对平面光波导在不同时间步长和空间步长时光场分布的仿真,探讨了减小FDTD法数值色散的具体措施,对改进FDTD法固有缺陷和提高FDTD法计算精度具有直观的理论指导,为复杂波导器件的设计和制造提供了预测手段。     

宽频带圆锥共形微带天线的CFDTD法分析

根据微带天线展宽频带的工作机理,基于共形时域有限差分(CFDTD)法,分别对工作在L波段和C波段的重叠贴片式和电容补偿式探针馈电圆锥共形微带天线的近远场特性做了分析. 结果表明,与普通的单贴片结构天线相比,其带宽有了明显改善. 在时域有限差分(FDTD)网格剖分时,采用了坐标系旋转的方法,以方便激励探针的建模,同时为了提高仿真的效率,引入了非均匀网格技术.     

采用PML吸收边界条件的FDTD法在分析波导不连续性中的应用

研究采用理想匹配层（PML）吸收边界条件的时域有限差分法（PML-FDTD法）在分析波导不连续性问题中的应用，首先通过模拟正弦调制的高斯脉冲在波导中的传输来验证PML的吸收性能，然后将采用PML吸收边界的FDTD法应用于矩形波导填充有限媒质时的S参数和圆形波导中矩形薄膜片反射系数的计算，数值结果与巳有文献比较一致，说明了PML吸收边界条件用于FDTD法分析波导问题的有效性。     

二维光子晶体中导模的优化

提出了方形二维光子晶体的结构,并引入缺陷形成耦合腔波导和线缺陷波导。应用时域有限差分(FDTD)法研究其传输特性,结果表明对于耦合腔波导,当缺陷周围介质柱直径变化时,第一光子禁带中会出现宽频缺陷模。并且当介质柱直径减小时,缺陷模会向高频移动,而导模宽度则会有规律地扩展或者缩小。在线缺陷波导中,逐渐减小缺陷两侧介质柱的直径或介电常数,发现导带向高频移动,并且带宽逐渐减小     

超宽带信号在波导中传播的FDTD分析

用时域有限差分法(FDTD)对超宽带(相对带宽>25%)信号在矩型波导中的传播情况进行分析,给出了超宽带信号在矩型波导中传播时的时域波型及其频谱的变化情况。研究表明超宽带信号在矩型波导中传播时会出现失真,而且传播距离越远,失真越大。     

各向异性介质填充矩形波导的FDTD分析

从麦克斯韦方程推导出用时域有限差分（FDTD）法分析电各向异性介质填充波导问题的差分公式;在MATLAB平台上,编程实例计算了电各向异性无耗介质完全填充矩形波导TE波部分模式的截止频率,计算值与理论值吻合较好;分析计算了矩形波导尺寸变化及电各向异性非单轴介质加载厚度对TE波截止特性的影响。     

山字形脊波导截止特性的FDTD分析

提出用时域有限差分(FDTD)法分析山字形脊波导的截止特性,给出了真空条件下山字形脊波导主模的截止特性,并与其他方法的计算结果进行对比;分析部分各向同性线性均匀介质填充山字形脊波导时主模的截止波长,给出了主模截止波长在介质参数εr变化时对主模截止波长的影响;分析比较了山字形脊波导填充不同介质时的截止特性.     

用FDTD法分析各向异性介质填充矩形波导的截止特性

给出用时域有限差分(FDTD)法分析各向异性介质填充波导问题的差分格式,实例计算了磁各向异性介质完全填充矩形波导TE模各模式的截止波数,计算结果与理论值吻合较好;分析了磁各向异性介质和电各向异性介质填充对矩形波导TE模和TM模主模归一化截止波数的影响。     

用FDTD法计算部分介质填充波导的截止频率

给出用时域有限差分（FDTD）方法计算电磁场问题的差分格式，详细介绍了FDTD法分析介质填充波导截止频率的计算过程。实例计算了空心矩形波导的截止频率，并与理论值进行比较；计算了填充部分介质时矩形波导和双脊波导的截止频率，获得了三脊波导的归一化截止频率谱图，给出填充不同介质时各主模式的截止频率。     

Bandwidth optimization of a Planar Inverted F Antenna using binary and real coded genetic algorithms

With the exponential development of mobile communications and the miniaturization of radio frequency transceivers, the need for small and low profile antennas at mobile frequencies is constantly growing. Therefore, new antennas should be developed to provide larger bandwidth and at the same time small dimensions. Although the gain in bandwidth performances of an antenna are directly related to its dimensions in relation to the wavelength, the aim is to keep the overall size of the antenna constant and from there, find the geometry and structure that give the best performance. The design and bandwidth optimization of a Planar InvertedF Antenna (PIFA) were introduced in order to achieve a larger bandwidth in the 2 GHz band, using two optimization techniques based upon genetic algorithms (GA), namely the Binary Coded GA (BCGA) and RealCoded GA (RCGA). During the optimization process, the different PIFA models were evaluated using the finitedifference time domain (FDTD) methoda technique belonging to the general class of differential time domain numerical modeling methods.     

光子晶体介电常数和波导宽度对负折射现象的频率的影响

为研究光子晶体中的负折射情况,利用时域有限差分法（FDTD）并通过模拟仿真观察了光在左手材料光子晶体中的负折射现象。以硅的圆形介质柱组成的二维六边形排列结构的光子晶体为例,分析了介电常数和波导宽度的变化对负折射现象的频率范围的影响。仿真结果显示：相对介电常数不宜过大,波导宽度根据频率选择的需要可采在0.2~0.5 a范围内选取,从而为制作具有负折射现象的宽带宽光子晶体提供参考。     

用FDTD法计算不规则截面传输线的截止频率

给出直角坐标系下用时域有限差分（FDTD）方法计算电磁场问题的差分格式，详细介绍了用FDTD法分析不规则传输线高阶模截止频率的计算过程。实例计算了矩形波导的截止频率，并与解析解进行比较；计算了几种复杂边界传输线的高阶模截止频率随内导体变化的情况，给出传输线TEl模的模场分布。该方法也可推广应用于各种复杂截面波导、复杂截面传输线传输特性的分析和计算。     

用非均匀网格FDTD法计算部分介质填充脊波导的截止频率

文章提出用非均匀网格FDTD法分析部分介质填充脊波导,给出了非均匀网格剖分的参数条件。实例计算了部分介质填充的双脊波导、三脊波导的截止频率,其结果与文献报道值吻合较好;计算了部分介质填充非对称脊波导的截止频率,并获得归一化截止频率谱图。在相同网格数下,本算法既具有良好的精度,又仅占用很少的内存和较短的运行时间,在短时间内能获得较满意的结果。     

Bandwidth optimization of a Planar Inverted-F Antenna using binary and real coded genetic algorithms

With the exponential development of mobile communications and the miniaturization of radio frequency transceivers, the need for small and low profile antennas at mobile frequencies is constantly growing. Therefore, new antennas should be developed to provide larger bandwidth and at the same time small dimensions. Although the gain in bandwidth performances of an antenna are directly related to its dimensions in relation to the wavelength, the aim is to keep the overall size of the antenna constant and from there, find the geometry and structure that give the best performance. The design and bandwidth optimization of a Planar Inverted-F Antenna (PIFA) were introduced in order to achieve a larger bandwidth in the 2 GHz band, using two optimization techniques based upon genetic algorithms (GA), namely the Binary Coded GA (BCGA) and Real-Coded GA (RCGA). During the optimization process, the different PIFA models were evaluated using the finite-difference time domain (FDTD) method-a technique belonging to the general class of differential time domain numerical modeling methods.