非平行多导体传输线串扰的快速时域分析算法

基于高阶FDTD(2,4)方法(时域有限差分方法)和传输线方程研究一种高效的时域混合算法,实现非平行多导体传输线串扰的快速计算.首先,将非平行多导线按照时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)网格分解成多段相对独立的传输线段.然后,采用传输线方程,构建各段多导线的串扰模型.由于传输线方程的精度取决于非平行多导线的单位长度分布参数,因此,根据平行多导线单位长度分布参数经验公式,推导了适用于非平行多导线的单位长度分布参数计算公式.最后,采用高阶FDTD(2,4)的大空间步长对传输线方程进行差分离散,从而在不影响计算精度的前提下,大幅减少迭代网格数,提高了计算效率.通过理想导电板上非平行多导线不交叉和交叉两种情况下的串扰仿真,与商用电磁仿真软件CST的计算结果和耗用时间进行对比,验证了时域混合算法的正确性和高效性.     

一种新的FDTD差分网格

提出了一种新的时域有限差分法(FDTD)差分网格,使电场各分量位于网格的顶点,磁场各分量位于网格的中心.导出了基于新网格的FDTD迭代公式,讨论了新网格对FDTD基本理论的影响.新网格的优点在于:更新某一分量时,用到了其周围更多的信息,使计算精度得到提高.数值实验证明新网格对提高计算精度是有效的.     

不同网格长度对FDTD分析计算的影响

时域有限差分(FDTD)法作为一种数值计算方法,在对电磁问题分析时存在不可避免的问题.着重分析了不同网格长度对FDTD分析电磁问题结果的影响,简明扼要地阐述了FDTD数值稳定性条件和数值色散问题中的空间步长和时间步长的关系,通过实验说明在FDTD计算中确定网格长度的依据,即网格长度应满足一定的条件Δ<λ/10,同时还要考虑到时间步长Δt的取值来保证FDTD计算的稳定性.     

基于数字相关法初始值优化的微悬臂梁弯曲变形与应变测量方法

提出了一种基于数字相关法初始值优化的微悬臂梁弯曲变形与应变测量方法.基于放大的微悬臂梁表面的纹理特征,在尺度空间内进行特征点的测量与匹配,在特征点处进行高阶的数字相关法计算以得到变形参数;将特征点处的变形参数进行二维插值运算以得到任意像素点处变形参数的初始值;采用牛顿拉普森迭代方法计算在特定网格点处的变形参数,进而得到网格点处的位移和应变.通过仿真变形图像的计算结果来确定数字相关法的设定参数,对实际的微悬臂梁变形图像进行应变场计算,并与有限元法的计算结果进行比较,以验证所提出方法的有效性.     

高速IC芯片内互连线频变参数的有效提取方法

采用二维时域有限差分法(2D-FDTD)精确计算了高速集成电路芯片内互连线的频变等效电路参数.有耗吸收边界条件和非均匀渐变网格技术的提出和应用减少了空间网格的数目,用时间序列预测的方法来预测时域信号或提取传输线频域参数大大减少了FDTD模拟时间,明显提高了计算效率.传输线特性的计算考虑了导体和硅基片损耗,计算结果与其他方法及测量结果比较,一致性较好     

Z变换应用于色散媒质FDTD计算的研究

时域有限差分（FDTD）方法是计算时域电磁散射和辐射的一种简单有效的方法,仅通过一次运算就可得到系统的宽频带信息,因此被广泛应用于求解电磁场问题．但在使用FDTD计算和仿真电磁波在色散媒质中传播特性的时候,由于介电参数的复杂性,往往给计算带来一些困难,因此将Z变换理论应用到色散媒质中的FDTD计算当中,对麦克斯韦方程做了修改,使得FDTD计算式独立于色散媒质函数,并给出色散媒质中与频率有关的FDTD表达式,仿真了二维情况下电磁波在自由空间和色散媒质中的传播．此方法具有计算量小、实现简单等优点．     

MLC-FDTD在波导带通滤波器设计中的应用

应用改进的局部共形网格FDTD技术(MLC-FDTD)分析了矩形波导带通滤波器.MLC-FDTD解决了局部共形网格技术的不稳定性因素,部分修改电场的更新迭代方程,以提高计算精度.在同样网格数的情况下,采用共形网格技术的计算结果比传统FDTD的结果具有更高的精度,说明在分析具有圆形或者环形边界的电磁结构时,采用局部共形网格技术能够得到更好的结果.     

基于CAD技术实现汽车电磁兼容的建模和仿真

研究了一种利用CAD技术进行复杂目标的时域有限差分（FDTD）建模的方法,通过CAD技术建立起目标的几何-电磁参数描述文件,进行网格剖分后得到目标的FDTD离散化模型,最后利用此方法建立了某型汽车的FDTD离散化模型,并对其电磁兼容性问题进行了模拟仿真,所得结果验证了该方法的正确性和有效性。     

减缩时域有限差分法在电磁干扰预测中的应用

对减缩时域有限差分(R-FDTD)法进行了改进，采用传统时域有限差分(FDTD)法计算导体和源网格处的电场，其余网格处的电场采用R-FDTD法计算．细导线附近网格上的磁场也采用传统FDTD法计算，这样可以消除直接利用R-FDTD法计算时长时间迭代后出现的不稳定性．用这种改进的R-FDTD方法分别对一个在导体壁上开有水平和垂直缝隙的矩形屏蔽外壳的电磁干扰进行了预测，得到了屏蔽外壳激励源的输出功率曲线和屏蔽外壳的泄漏功率曲线，所得的计算结果与文献报道的实验数据吻合．     

基于GPU加速及改进谱FDTD方法的周期性结构分析

为解决作为分析周期性结构的时域数值算法本身在计算单角度入射时依然存在效率偏低的这一问题,提出了一种改进的谱FDTD方法,并运用图形处理器(GPU)对算法进行硬件加速.改进的算法在保证单频点运算结果精确的前提下,通过降低单次运算对运算结果频谱分辨率的要求以降低总体的运算时间.算例验证表明,在保证同等精度的前提下,改进后的算法将单角度斜入射问题的计算效率提高了1倍以上,并在此基础上通过GPU硬件加速成功实现了20倍以上的加速比,这证明了GPU加速的改进谱FDTD法的可行性与高效性.