基于FDTD的非线性混合电路特性分析

文章采用三维时域有限差分(FDTD)方法,对非线性混合电路进行了全波分析,不仅获得不同时刻微带电路平面的电磁场分布图,并且所获得的电压分布图与软件仿真结果高度吻合.由于FDTD是电磁场的全波模拟,所得结果比传统电路模拟精度高且可以得到高频信号激励下微带电路所在平面各个时刻时域内的场解,直接观测到场分布情况,为高频非线性混合电路的特性分析提供了有效依据,同时对研究电磁兼容等问题有重要意义.     

通过具有周期性椭球形纳米孔结构金属膜的超强透射特性

利用三维有限时域差分（3D—FDTD）方法,研究了具有亚波长椭球形纳米孔周期性结构的金属膜的透射特性,探讨了品格常数和孔的形状对这种结构透射特性的影响,并且通过分析电场和电磁场能量分布图,揭示了这种透射源于两种不同的共振机制：限制在椭球形孔内区域的局域波导共振模式和电磁场能量分布在椭球形孔两端的表面等离子体共振模式．     

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。     

~(125)Ⅰ微型源在水模体中能量分布的蒙特卡罗模拟

介绍了γ射线辐射场能量分布的蒙特卡罗模拟计算方法;以立方体水为介质模型,利用EGS4软件模拟了γ光子在三维水模体中的输运过程,并对微型源125Ⅰ在水模体中的辐射场能量分布进行了模拟计算;研究了125I源的排列方式、几何特性以及介质的均匀性对辐射场分布的影响.     

125I微型源在水模体中能量分布的蒙特卡罗模拟

介绍了γ射线辐射场能量分布的蒙特卡罗模拟计算方法;以立方体水为介质模型,利用EGS4软件模拟了γ光子在三维水模体中的输运过程,并对微型源125I在水模体中的辐射场能量分布进行了模拟计算;研究了125I源的排列方式、几何特性以及介质的均匀性对辐射场分布的影响.     

Melvin磁宇宙中Schwarzschild黑洞外部区域的电磁场能量动量张量

对Melvin磁宇宙中球对称质量外部区域的电磁场能量动量张量进行了研究, 给出电磁场能量的分布规律;然后以均匀磁场中的Schwarzschild黑洞为例, 通过数值计算出球对称引力场对均匀磁场能量分布的影响. 结果表明, 时空的弯曲会使均匀磁场的能量增大.     

时域有限差分算法与遗传算法在平面螺旋电感设计中的应用

文章通过电磁场时域有限差分(FDTD)算法与遗传算法(GA)相结合进行平面螺旋电感设计。通过优化单元网格大小，可优化设计整个平面螺旋电感（包含空气桥）的结构尺寸。介绍了该方法既能够进行严格的电磁场求解，又可以避免繁杂的实验过程，是优化设计的一种有效而准确的手段。     

交流电磁场检测探头激励线圈的数值仿真及优化

应用ANSYS软件系统建立了交流电磁场检测(ACFM)探头激励线圈数值模型,研究了不同几何形状的ACFM探头激励线圈的感应磁场以及工件表面的感应电流分布,确定了激励电流与激励线圈结构的定性、定量关系。根据优化的激励线圈,在工件表面得到符合要求的均匀交变电流,从而为探头的研发提供了科学依据。通过对比分析可知,工件表面感应电流的均匀区域与激励线圈水平段的长度存在定量关系。     

运动导体感应涡电流分布的解析计算与仿真验证

在电磁应用中,分析导体在电磁场激励作用下感应涡电流的分布有利于深入理解导体与激励源之间的相互作用。因其复杂性,运动导体在电磁场作用下涡电流分布的规律尚未得到充分研究。采用二维傅里叶变换方法,推导出圆形通电激励线圈作用下导电平板涡电流分布的积分形式表达式;该表达式与线圈的激励频率、导体的材料特性、形状及运动速度等参数有关。计算并分析了在相同线圈激励条件下,导体以不同速度运动时,表面涡电流密度分布特点,总结了导体运动速度对涡电流分布的影响规律;并用有限元方法对解析计算结果进行了验证。所采用的解析方法具有方便、快速的优点,该方法也可以用于其他涡电流问题的分析计算。     

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。     

E面扇形喇叭天线对电磁脉冲响应特性的分析

运用时域有限差分法（FDTD）,计算和分析了E面扇形喇叭天线对超宽带（UWB）电磁脉冲、高空核爆电磁脉冲（HEMP）和高功率微波（HPM）的响应特性,并且通过瞬态近远场变换计算了天线对入射脉冲产生的远区场响应,并利用傅里叶变换得到了响应频谱.经分析得出入射脉冲不但会对天线的连接设备造成损伤,而且由于E面扇形喇叭天线所具有的高增益特性,使得进入天线口径后产生反射的电磁脉冲幅值被增大,在远区场形成较大场强,从而将会对接收设备造成物理损伤.     

一种节约内存的局部一维减缩时域有限差分方法

为了提高电大尺寸目标电磁计算效率,提出了一种用于克服时域有限差分算法稳定条件限制、降低计算所需内存的新方法。证明了即使在无源区域,局部一维时域有限差分法所给出的电磁场量不满足零散度关系,并推导了该散度关系的具体表达式。基于该非零散度关系和麦克斯韦旋度方程,将三维局部一维时域有限差分法与减缩时域有限差分法相结合,从而得到三维的局部一维减缩时域有限差分法。通过仿真计算证明该方法与LOD-FDTD方法的计算结果一致,具有良好的计算稳定性。     

多层媒质中电磁波反射与透射的FDTD研究

以时域有限差分法（FDTD）方法为工具,研究了电磁波在多层媒质中的反射与透射情况．为验证该方法的有效性,给出了三层媒质的反射与透射系数,而FDTD法的计算结果与之相符较好．由于FDTD法模拟了波的自然传播情况,因此在处理多层复杂媒质的反射与透射问题以及显示全空间的场强分布方面,相对解析方法有着巨大的优势．     

介质中的电磁能量密度及其损耗

以电磁场理论为基础,从场与介质相互作用的角度详细分析了介质中电（磁）场能量密度的物理意义,将介质中的电磁能量密度分解为电（磁）场能量密度和介质的极（磁）化能量密度.极（磁）化能量密度决定于极（磁）化强度和外场强度.在交变电（磁）场中产生电磁能量损耗的物理机制是,由于非线性介质中的各种阻尼作用,电（磁）偶极矩跟不上外场的变化而出现弛豫损耗,电磁能量被损耗转换为热能.利用极（磁）化能量密度公式导出在简谐交变外场中电磁能量损耗的平均功率密度表达式,该损耗功率密度与介质的相对介电常数（磁导率）的虚部、外场频率和场强的平方成正比.电磁能量密度时变值分解为场能时变值、极（磁）化能时变值和电磁损耗时变值.     

家用微波炉炉腔内电磁场分布的解析计算

从小孔耦合理论出发,设置耦合窗的等效源并利用矩形腔体谐振模式展开,推导出家用微波炉炉腔内电磁场分布的解析表达式,这种结果与ＦＤＴＤ法的计算结果有较好的一致性,证明了该方法的有效性。     

GTEM小室交叉极化特性及三维场均匀性FDTD分析

采用时域有限差分法评价了1 GHz以内吉赫兹横电磁波(GTEM)小室的交叉极化特性和三维场均匀性.根据IEC 61000-4-20标准,采用9点网格法分别对测试区的1/3和1/2内导体高度区的场分布特性进行了宽频带分析,并以测试区中心截面的名义场强为参考评估了沿纵向的场均匀性.计算结果表明:在1/3内导体高度区,三维场均匀性满足6 dB限制,但工作频率超过一定频带后,交叉极化分量满足小于主分量6 dB要求较为困难;随频率和测试区的增大,交叉极化特性和场均匀性下降,但较易满足放松要求.经实验证实计算结果准确可靠.     

电磁连铸复合式结晶器内电磁场的数值模拟

通过简化条件下的理论推导和实验测试分别对交变磁场和静磁场计算方法进行了验证,在此基础上对电磁连铸复合式结晶器内的磁场进行计算,并分析了有无结晶器条件下两种磁场的相互影响·分析结果表明,该项技术是可行的     

基于DF与FDTD混合方法的埋地导体耦合规律分析

为了解源区核电磁脉冲SREMP对埋地导体的耦合规律,运用数字滤波与FDTD混合方法,在时城内计算了在10 kt当量核武器爆炸产生的SREMP作用下埋地导体耦合的感应电压和感应电流,初步分析了感应电压和感应电流随埋地深度和传输线长度变化的规律.结果表明,埋地深度相同时,感应电流和感应电压峰值随传输线的长度增加而增大,上升...     

金属壁移动对微波加热均匀性的影响

本文通过矩形波导金属壁的移动,对腔体内电磁场分布的相位进行调节,从而改善矩形波导内因电磁场分布的不均匀而引起的加热不均匀性,并且提出了基于空间坐标变换的时变媒质方法来计算移动边界问题,对于处理大型工业用微波腔体的移动边界问题具有重要意义.本文采用单模BJ-22波导加热系统为基准,分析短路面位置的调节对微波加热均匀性的影响,实验和计算表明短路面的调节可以大大提高微波加热的均匀性,且空间坐标变换理论可以准确的用于微波腔体的移动边界计算.