【英文题名】
On the Inhomogeneity Problems in the Finite-Difference Time-Domain Method
【作者】
王林年 ;
【导师】
梁昌洪 ;
【学位授予单位】
西安电子科技大学 ;
【学科专业名称】
电磁场与微波技术
【学位年度】
2008
【论文级别】
博士
【网络出版投稿人】
西安电子科技大学
【网络出版投稿时间】
2008-12-05
【关键词】
FDTD ;
非均匀媒质 ;
电均匀网格 ;
PML媒质 ;
ADI-FDTD ;
【英文关键词】
FDTD ;
inhomogeneous medium ;
electrical uniform grids ;
PML medium ;
ADI-FDTD ;
【中文摘要】
在均匀媒质中或当媒质电磁参数为充分光滑的连续函数时,时域有限差分法(FDTD)具有二阶精度;但在媒质参数有突变的分区均匀媒质中,跨界面差分公式只有一阶精度。是为本文第一类不均匀性问题。本文第二类不均匀性问题为FDTD算法中的非均匀网格,即在电磁波随空间尺度变化较为剧烈的区域局部采用较为细密的网格,以便减小该区域的离散误差。本文第三类不均匀性问题为理想匹配层(PML)非物理媒质。当模拟开区域电磁场问题时,不仅物理媒质,PML吸收媒质也是FDTD的目标媒质。
本文首先研究一维、二维直至三维情况的分区均匀媒质问题,假设分界面两侧媒质具有不同的介电常数和不同的磁导率,采用非均匀网格,通过严格的数学推导将跨界面差分公式的精度提高为二阶;并在此基础上提炼出“电均匀”概念,即分界面两侧对波长归一化后的网格尺寸保持不变。
对无法确定波方向的一般问题,数值实验表明,采用零入射角非均匀网格,反射系数误差与严格“电均匀”网格几乎相同。因此就一般的电磁仿真而言,没有必要追求严格的“电均匀”,而可以在“电均匀”方法基础上灵活确定网格尺寸。此所谓模糊“电均匀”方法。
将单方向跨界面“电均匀”扩展到跨方向...
【英文摘要】
The finite-difference time-domain(FDTD) method is second-order accurate in homogeneous media and where the permittivity and permeability are smooth enough functions of coordinates.However,the across-interface difference equations are only first-order accurate in homogeneous-in-subregion media with a break at interface in permittivity or permeability,where the first inhomogeneity problem appears.The second inhomogeneity problem is the inhomogeneous or non-uniform grids in FDTD algorithm,where frner gri...
【更新日期】
2008-12-26
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