利用时域有限差分法对孔缝及高Q值腔体建模的应用研究-电磁场与微波技术专业论文.docx

摘要 摘要 应用时域有限差分法对孑L缝及高Q值腔体建模的应用研究 摘要 随着无线电技术的发展，可用的电磁波谱越来越拥挤，电磁环境 也越来越恶劣，各种电子设备的电磁兼容性问题受到越来越多的重 视。由于系统和设备的高度复杂性，很多电磁问题已经无法用解析的 方法求得封闭形式的解。因此，计算电磁学的数值方法成为电磁兼容 性预测的重要工具。在现有的数值方法中，时域有限差分法(FDTD) 由于其自身优势，受到了快速的发展和广泛的应用。 对于很多设备，需要设计金属屏蔽箱或屏蔽盒，以隔离外界电磁 波的干扰，或使设备产生的电磁波不对周围环境造成影响。在进行屏 蔽盒设计时，一般采用试验的方法，并没有好的分析方法和仿真工具。 因此，工程上迫切的需要一种辅助分析和设计工具。 传统的FDTD方法在对屏蔽盒的建模问题上存在一定的困难。为 使FDTD方法能对屏蔽腔体进行高速、有效的建模，本文对孔缝和高 Q值腔体的FDTD建模方法进行了深入的分析。 本文分析了现有的几种典型缝隙建模的子网格算法，并采用含孔 缝无限大平板的三维分析模型，对现有的几种孔缝建模算法进行了仿 真实现，并将仿真的结论与实际测试的结果相比较，验证了不同算法 的有效性和精度。孔缝建模算法应用简单，可以降低应用FDTD算法 研究屏蔽腔体时的时问复杂度和空间复杂度。 II 北京邮电大学工学硕上论文在对高Q值腔体的仿真加速方法上，对人工加速法进行了验证， 北京邮电大学工学硕上论文 在对高Q值腔体的仿真加速方法上，对人工加速法进行了验证， 分析了不同损耗的情况下仿真结果的精确性，讨论了人工加速法的应 用条件，并提出了人工加速法的应用范围。本文将窗口函数法引入高 Q值腔体的FDTD仿真中，分析了的不同窗口函数的应用对仿真结果 的影响。对两种方法的分析与实践，证明了人工衰减法和窗口函数法 均能够在仿真精度不会显著降低的情况下，大大的降低高Q值腔体 仿真对计算资源和计算时间的要求。 本文将上述两种建模方法相结合，对屏蔽盒进行了建模仿真，得 出了不同频率下屏蔽盒的屏蔽效能曲线。本文还将上述模型的仿真结 果，同有限元法的计算结果，以及已有的测试结果相比较，证明了仿 真的正确性。最后，本文对几种屏蔽盒结构的特例进行了仿真。通过 对仿真结果的分析，本文提出了一些屏蔽盒的设计原则和方法，具有 一定的指导意义和工程实践价值。 关键词：电磁兼容，时域有限差分法，孔缝，高Q值腔体 III UTILIZATION UTILIZATION INVESTIGATION ON MODELING APEItTURE AND HIGH-Q ENCLOSUltE USING FDTD ABSTRACT With the deVelopment of wireless telecommunication techn0109y， the aVailable frequency spectral becomes more and more crowded，the electromagnetic enVironment is getting worse， then electromagnetic compatibility(EMC)problem gains much more esteem than before．In the research，prediction of EMC is Very useful．At the same time，rigorous analytic solutions become unpractical because of the complication of system，deVices and facilities nowadays．Therefore，numeral methods of electromagnetic become a widely used tool in prediction of EMC．Among these numeral methods， the finite—difference time—domain method becomes more and more popular because of its unique features． 7110 solVing EMC problems，shielding，filtering，and grounding are used a lot in engineering．For many deVices and facilities，shielding boxes and enclosures are required to insulate the EM interference．In these years， b