柱坐标系下PML—FDTD及总场—散射场区连接条件

在三维柱坐系下推导了完全匹配层(PML)吸收边界条件的时城有限差分(FDTD)表达式(PML—FDTD)，从而把FDTD方法推广到完全三维柱坐标系中。电磁波的远场可以视为平面波(TEM)，在目标电磁散射特性的研究中常常被作为激励源，给出了柱坐标系下完整的总场-散射场区的连接边界条件，从而模拟了平面波在自由空间的传播。最后，模拟了平西波和柱面波在自由空间中的传播过程，在产生了TEM波后，就可以方便地得到TE／TM波，从而满足对其它形式激励源的要求。     

柱坐标系下PML-FDTD及总场-散射场区连接条件

在三维柱坐系下推导了完全匹配层(PML)吸收边界条件的时域有限差分(FDTD)表达式(PML-FDTD)，从而把TDTD方法推广到完全三维柱坐标系中。电磁波的远场可以视为平面波(TEM)，在目标电 磁散射特性的研究中常常被作为激励源，给出了柱坐标系下完整的总场8散射场区的连接边界条件，从而 模拟了平面波在自由空间的传播。最后，模拟了平面波和柱面波在自由空间中的传播过程，在产生了TEM 波后,就可以方便地得到TE/TM波,从而满足对其它形式激励源的要求。     

波导电路中用数值算法建模时源的研究

将恰当的激励源引入到数值计算中对于正确地模拟电磁场问题是至关重要的。选择合适的激励源可以在尽量小的计算空间中 ,利用尽量少的计算时间得到波导电路的响应。为了尽量减少计算机内存占用 ,缩短计算时间 ,提高程序的计算效率 ,通常要求激励源的实现尽可能地紧凑 ,且与模场相匹配。本文给出了FDTD方法中常用的激励源 ,介绍了将激励源引入到FDTD计算中的方法 ,推导了波源的FDTD表达式。     

FDTD计算中PML的简化应用及编程实现

通过对空间PML的构造及PML中分裂场的特性分析,对FDTD计算中PML的应用进行了简化;同时对编程思想进行了改进。整个分析过程简明了然,无需对PML进行分区,也无需对顶角和棱边另外处理,极大地简化了计算过程。     

极坐标系下麦克斯韦方程的分裂时域有限差分方法

将直角坐标系下的分裂时域有限差分方法（S—FDTD）推广到极坐标系情形中,提出了极坐标系下,带有理想导体边界条件的麦克斯韦方程的分裂时域有限差分方法（PS—FDTD）,分析了此方法的相容性和截断误差,并通过对奇点的特殊处理给出了计算方法和步骤．数值算例验证了该方法的有效性．     

利用光学天线阵列耦合光波进入硅波导

在光学集成中,光信号从自由空间中耦合进入波导具有重要意义。利用光学天线将自由空间中的平面波耦合到波导的基模中。对称偶极子光学天线阵列有利于Si波导基模的激发,根据波导模场特性,设计偶极子对称天线实现耦合功能。为高效激发波导基模和提高耦合效率,利用时域有限差分(FDTD)方法分析Si波导的基模模场,对天线阵列结构进行优化,实现高效耦合。     

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．     

折射球面波场的计算方法及其对斜探头的应用

在射线近似下，可以利用平面波在平面界面上的透过率及位相偏差计算折射球面波声压，推导出折射球面波场的计算公式．该公式可以用于计算斜探头的声压分布及声场的指向性，为斜探头的设计提供了一种数值计算方法     

FDFD计算光子晶体面外带隙

本文首次利用频域有限差分（FDFD）方法计算了二维光子晶体的面外（off plane）带隙。以正方晶格为例得到了与平面波展开法（PWE）和时域有限差分（FDTD）方法一致的结果,且这种方法具有运算效率高、编程实现简单等优点。     

n层等离子体中的阿尔文波

本文讨论n层等离子体中阿尔文波的传播特性,求得了转移矩阵与波阻抗,所得之阻抗是结构底部的场的极化的函数。这种转移矩阵方法亦可用于研究有限大小的源所产生的非平面波在成层等离子体中的传播。     

FDTD modeling of transient scattering by subsurface targets

In this paper, a two-dimensional (2-D) finitedifference time-domain method (FDTD) scheme is used to simulate the transient scattering characteristics of buried objects, which are modeled by columns of arbitrary permittivities, conductivities, and sizes. The FDTD soil is modeled by isotropic, homogeneous and lossy media. The standing-traveling wave boundary condition (STWBC) that can simplify calculation and save CPU storage is used for modeling physical absorbers inside the FDTD computational dornairL Reflection of electromagnetic pulses incident on a layered medium and transient scattering by the ground and an underground airsqu are cylinder are computed. These results verify the validity of the FDTD scheme by comparisons with those shown in some references. Numerical results presented in the final part of this paper are desirable and meaningful, explicitly distinguishing echo waves stemming from the ground and the buried ohjects.     

基于吸收边界条件的平面直角坐标系下点声源声场的仿真

现有的声场仿真方法多较为复杂,适用范围有着较大局限性,且对仿真区域之外的声场直接忽略造成较大误差.为此将时域有限差分算法引入到声场仿真中,通过基本公式的推导、吸收边界条件的计算和对角点的处理,实现了平面直角坐标系下简单的余弦脉冲点声源和正弦连续点声源所产生声场的仿真.这种方法计算效率高,有着很广的适用范围和更好的仿真效果,并可以进一步推广至三维坐标中使用.     

提高亚网格FDTD法对细导线电流的模拟精度

提出了在时域有限差分（FDTD）方法中应用亚网格技术精确模拟细导线上电流的改进方法——圆形积分回路法。通过计算同轴线特性阻抗、无限长细导线对 E 型平面波的散射电流以及单极细圆柱形天线的输入导纳,对所提出的方法作了验证,证明了该方法比常用的矩形积分回路法对细导线上电流的模拟要精确得多。     

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。     

微波波段二维光子晶体带隙影响因素的分析与研究

应用平面波展开法和时域有限差分(FDTD)法分析计算了二维方形光子晶体微波波段带隙范围,并重点分析了影响微波波段二维方形光子晶体带隙的因素。通过改变二维方形光子晶体的介电常数、截面半径,得出了带隙范围随这两种因素变化的规律,从而为微波传播的二维光子晶体器件的设计提供理论基础。     

路面雷达电磁波在色散介质的FDTD模拟

描述了色散介质本构模型和色散介质的FDTD基本算法,建立了路面雷达电磁波在色散介质FD TD的模型,并利用该模型对电磁波在色散介质中的传播进行了研究.     

二维FDTD算法的网络并行运算实现

提出了在由微机互连构成的机群(COW)并行计算系统上应用基于消息传递(Message Passing)的方式实现二维FDTD并行算法.通过区域分割,各个子区域在边界处与其相邻的子区域进行场值的数据传递,从而实现FDTD并行计算.文中还仔细分析了与FDTD相关的外围边界的并行化处理.我们采用MPI并行编程工具来实现并行FDTD算法.文中以二维金属方柱算例验证了算法的正确性和有效性,为运用FDTD方法进行电大尺寸复杂电磁问题数值模拟计算提供了一条有效途径.     

标量FDTD法分析渐变折射率光波导模场分布

用标量时域有限差分法（Finite-differece Time-domain Method,FDTD法）分析了渐变折射率平面光波导中基模的模场分布情况，采用平面光波、球面光波、高斯光波等5种不同形态的光波激励同一波导，借助计算机进行数值求解，得到的光场分布图在光场传播达到稳定后完全相同，说明波导的模式与光波形态无关，只与波导结构和光波波长有关，结果表明该方法直观、精确、快速，并与解析法分析的结果一致。     

输电线雷击过电压波辐射场模型及数值分析

采用时域有限差分法（FDTD）方法研究了远离雷击通道的雷击输电线产生的辐射场．建立了输电线的数值计算模型,推导出了输电线的FDTD计算格式;对雷电激励源的加入作了详细讨论;最后分别仿真计算了雷击自由空间的单根导线和实际的三相高压输电线后,雷电过电压波沿线传播过程中在输电线周围产生的瞬态辐射场．计算结果表明：线路上的雷电过电压波引起的瞬态辐射场对环境的影响是明显的,瞬态辐射场中的高频分量可能对沿线附近的通讯设施和电气电子设备产生干扰或破坏作用．     

采用FDTD法的计算机机箱屏蔽效能分析

建立计算机机箱物理模型,利用时域有限差分(FDTD)法分析计算机机箱对平面电磁波的屏蔽效能,讨论机箱上缝隙和孔阵对机箱内屏蔽效能的影响.数值计算结果表明:机箱上的缝隙使机箱内距离缝隙较近处屏蔽效能减小,且屏蔽效能随着与缝隙的距离增大而增大.研究结果可用于计算机系统的电磁兼容设计和干扰防护问题.