基于模態(tài)疊加法的時域譜元快速電磁分析.pdf

1、計算電磁學中時域數(shù)值方法已經(jīng)廣泛應用于電子工程各個領域，尤其是在重點研究寬頻特性與時域瞬態(tài)響應的一些領域中，如射頻電路設計、電磁兼容、通信信道以及雷達目標探測與識別等，時域的仿真計算與分析就顯得尤為重要。
　　本論文將結(jié)構(gòu)動力學中的經(jīng)典模態(tài)疊加法與計算電磁學中的時域譜元(SETD)方法相結(jié)合，提出一種模態(tài)疊加時域譜元法，以期利用模態(tài)疊加法快速分析的優(yōu)勢加快數(shù)值計算過程。除此之外，在網(wǎng)格離散過程中，往往會產(chǎn)生一些不必要的精細網(wǎng)格，這

2、些精細網(wǎng)格通常是導致迭代穩(wěn)定性變差的重要原因之一，對于不需要考慮高次模影響的場合下，該方法可以去除這些精細網(wǎng)格產(chǎn)生的高次模，從而改善數(shù)值方法的穩(wěn)定性。論文利用這種結(jié)合方法對電磁場計算中的諧振腔、波導和微帶電路等問題做了相關研究，并介紹了該方法在一階吸收邊界條件(ABC)與完全匹配層(PML)情況下的使用。此外，對含損耗的情況做了相應的特征值理論分析與仿真計算，展示了此方法的適用性及快速求解的特性。
　　在經(jīng)典模態(tài)疊加法與時域譜元法

3、結(jié)合的基礎上，本論文還提出了一種改進的模態(tài)疊加時域譜元法，可以有效地降低經(jīng)典模態(tài)疊加法計算大規(guī)模廣義特征值問題時的計算復雜度。這種改進的模態(tài)疊加法會利用時域譜元法的求解結(jié)果對線性系統(tǒng)方程進行降階，通過計算降階后的小規(guī)模廣義特征值問題并最終保留少數(shù)的重要模態(tài)，重新形成一個小規(guī)模線性系統(tǒng)方程，該方程的規(guī)模將遠遠小于原方程，求解速度會得到大幅度提升，最后通過與經(jīng)典模態(tài)疊加法的對比體現(xiàn)了改進后的優(yōu)勢。
　　除了將模態(tài)疊加法與時域譜元法結(jié)合