利用時域有限差分法對孔縫及高Q值腔體建模的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著無線電技術(shù)的發(fā)展，可用的電磁波譜越來越擁擠，電磁環(huán)境也越來越惡劣，各種電子設(shè)備的電磁兼容性問題受到越來越多的重視。由于系統(tǒng)和設(shè)備的高度復(fù)雜性，很多電磁問題已經(jīng)無法用解析的方法求得封閉形式的解。因此，計算電磁學(xué)的數(shù)值方法成為電磁兼容性預(yù)測的重要工具。在現(xiàn)有的數(shù)值方法中，時域有限差分法(FDTD)由于其自身優(yōu)勢，受到了快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。 對于很多設(shè)備，需要設(shè)計金屬屏蔽箱或屏蔽盒，以隔離外界電磁波的干擾，或使設(shè)備產(chǎn)生的電磁波

2、不對周圍環(huán)境造成影響。在進(jìn)行屏蔽盒設(shè)計時，一般采用試驗的方法，并沒有好的分析方法和仿真工具。因此，工程上迫切的需要一種輔助分析和設(shè)計工具。 傳統(tǒng)的FDTD方法在對屏蔽盒的建模問題上存在一定的困難。為使FDTD方法能對屏蔽腔體進(jìn)行高速、有效的建模，本文對孔縫和高Q值腔體的FDTD建模方法進(jìn)行了深入的分析。 本文分析了現(xiàn)有的幾種典型縫隙建模的子網(wǎng)格算法，并采用含孔縫無限大平板的三維分析模型，對現(xiàn)有的幾種孔縫建模算法進(jìn)行了仿真

3、實現(xiàn)，并將仿真的結(jié)論與實際測試的結(jié)果相比較，驗證了不同算法的有效性和精度?？卓p建模算法應(yīng)用簡單，可以降低應(yīng)用FDTD算法研究屏蔽腔體時的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。 在對高Q值腔體的仿真加速方法上，對人工加速法進(jìn)行了驗證，分析了不同損耗的情況下仿真結(jié)果的精確性，討論了人工加速法的應(yīng)用條件，并提出了人工加速法的應(yīng)用范圍。本文將窗口函數(shù)法引入高Q值腔體的FDTD仿真中，分析了的不同窗口函數(shù)的應(yīng)用對仿真結(jié)果的影響。對兩種方法的分析與實踐，

4、證明了人工衰減法和窗口函數(shù)法均能夠在仿真精度不會顯著降低的情況下，大大的降低高Q值腔體仿真對計算資源和計算時間的要求。 本文將上述兩種建模方法相結(jié)合，對屏蔽盒進(jìn)行了建模仿真，得出了不同頻率下屏蔽盒的屏蔽效能曲線。本文還將上述模型的仿真結(jié)果，同有限元法的計算結(jié)果，以及已有的測試結(jié)果相比較，證明了仿真的正確性。最后，本文對幾種屏蔽盒結(jié)構(gòu)的特例進(jìn)行了仿真。通過對仿真結(jié)果的分析，本文提出了一些屏蔽盒的設(shè)計原則和方法，具有一定的指導(dǎo)意義和