微带天线对高功率电磁脉冲响应的时域分析

发布时间：2019-11-12 21:00

【摘要】：为了研究电磁脉冲对微带天线的影响,在时域有限差分法基础上,引入导体边缘场分布函数,提出了一种导体边缘奇异性处理技术。该技术在不降低计算效率的情况下,保证了计算精度,得到了高功率电磁脉冲辐照下微带天线的响应。计算结果表明:入射高功率脉冲在微带天线内不但激励起天线的主模,还激励起一些高次模;随着入射脉冲在xoy面的投影与正x轴夹角的增大,时域上,响应电压均小于10 V,频域上,高次模逐渐减小,其频谱分布更集中于天线主模的谐振频率;随着入射脉冲与正z轴夹角的增大,时域上,响应电压逐渐减小,频域上,高次模逐渐增大,其频谱分布逐渐分散于高次模对应的谐振频率频段。
【图文】：

度通常至少需要3个空间网格，网格尺寸一般小于1mm，如果采用均匀网格建模微带天线，就需要很大的计算空间，进而导致较大的内存消耗和较长的计算时间，计算效率极低。渐变非均匀网格(variablemeshscheme，VMS)FDTD由choi等［14］提出，其在电磁场变化剧烈处采用小尺寸网格，在电磁场变化平缓处采用大尺寸网格，这种灵活的网格划分方法较好地解决了计算效率与计算精度的矛盾。此外，除空间离散间隔Δx、Δy和Δz的大小在计算空间是变化的之外，VMS-FDTD的电磁场更新方程与常规的均匀网格FDTD的相同。例如，图1所示的Ex和Hx在自由空间的更新方程为:Enz(i，j，k)=En－1z(i，j，，k)+Δtε(i，j，k)×Hn－12y(i，j，k)－Hn－12y(i－1，j，k)12×Δx(i)+Δx(i－1()[)－Hn－12x(i，j，k)－Hn－12x(i，j－1，k)12×Δy(j)+Δy(j－1()])(1)Hn+12z(i，j，k)=Hn－12z(i，j，k)－Δtε(i，j，k)×Eny(i+1，j，k)－Eny(i，j，k)Δx(i[)－Enx(i，j+1，k)－Enx(i，j，k)Δy(j])(2)式中:Δx(i)、Δy(j)和Δz(k)为电场或磁场所处元胞的空间离散间隔。其他方向的电场和磁场的更新方程与式(1)、(2)类似。由图1可见，电场Ez不处于磁场网格的中心，且2个相邻的电场网格大小也不相等，因而在计算Ez时，磁场网格的大小被视为两个相邻元胞尺寸和的一半。为保证算法的稳定性，Δt需要满足:Δt·vmax≤1Δx(i)[]min－2+Δy(j[)]min－2+Δz(k[)]min－i

本文编号：2559946