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等效环路有限差分算法及其在人工复合材料设计中的应用

刘立国 吴微微 吴礼林 莫锦军 付云起 袁乃昌

等效环路有限差分算法及其在人工复合材料设计中的应用

刘立国, 吴微微, 吴礼林, 莫锦军, 付云起, 袁乃昌
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  • 本文实现了一种新颖的等效环路有限差分算法, 这种算法借鉴传输线算法的思想, 在Yee氏网格中引入等效集总元件, 包括常规介质中的等效串联电感、并联电容和左手材料中的等效并联电感、串联电容等. 良好的物理思想使其可以提供适用色散介质计算的收敛性条件, 更加适合仿真计算频率选择表面和超材料等色散介质. 为了提高其计算效率, 研究了核内加速技术, 这种技术理论上可达到最高4倍的加速, 实际应用中得到2倍左右的加速效果. 使用该算法进行了超材料吸波体结构的设计, 通过单双环电阻加载实现宽带电磁波吸收功能. 隐身天线罩对于实现天线的带外隐身有着重要作用, 利用该算法设计了工作频率为1 GHz, 隐身频带在3 GHz到9 GHz的天线罩. 并与两个加工样品的测量结果进行了比较, 对比的结果验证了算法的正确性. 同时核内加速技术的有效性也通过仿真时间比较得到了验证.
    • 基金项目: 新世纪优秀人才支持计划(批准号: NCET-10-0894)和国家自然科学基金(批准号: 60871069)资助的课题.
    [1]

    Yu W H, Yang X L, Liu Y J, Mittra R, Muto A 2011 Advance FDTD Methods: parallelization, acceleration and engineering applications (Artech House: Boston London) pp37-46

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    Yu W H, Mittra R 2000 IEEE Antennas and Propagation Magazine 42 28

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    Rennings A, Otto S, Lauer A, Caloz C, Waldow P 2006 Proc. of the European Microwave Association 2 71

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    Streaming SIMD extensions (SSE) Kosa- da Incorporated, Athens, Ohio 45701

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    Cheng Y Z, Wang Y, Nie Y, Zheng D H, Gong R Z, Xiong X, Wang X 2012 Acta Phys. Sin. 61 134102 (in Chinese) [程用志, 王莹, 聂彦, 郑栋浩, 龚荣洲, 熊炫, 王鲜 2012 物理学报 61 134102]

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    Shen X P, Cui T J, Zhao J M, Ma H F, Jiang W X, Li H 2011 Opt. Express 19 9401

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    [21]

    Kozakoff D J 2010 Analysis of Radome-Enclosed Antennas (Artech House: MA) pp55-73

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    Costa F, Monorchio A 2012 IEEE Trans. on Antennas and Propagation 60 2740

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出版历程
  • 收稿日期:  2012-12-24
  • 修回日期:  2013-03-19
  • 刊出日期:  2013-07-05

等效环路有限差分算法及其在人工复合材料设计中的应用

  • 1. 国防科技大学, 电子科学与工程学院, 长沙 410073;
  • 2. 蚌埠汽车士官学校, 基础部, 蚌埠 233011
    基金项目: 

    新世纪优秀人才支持计划(批准号: NCET-10-0894)和国家自然科学基金(批准号: 60871069)资助的课题.

摘要: 本文实现了一种新颖的等效环路有限差分算法, 这种算法借鉴传输线算法的思想, 在Yee氏网格中引入等效集总元件, 包括常规介质中的等效串联电感、并联电容和左手材料中的等效并联电感、串联电容等. 良好的物理思想使其可以提供适用色散介质计算的收敛性条件, 更加适合仿真计算频率选择表面和超材料等色散介质. 为了提高其计算效率, 研究了核内加速技术, 这种技术理论上可达到最高4倍的加速, 实际应用中得到2倍左右的加速效果. 使用该算法进行了超材料吸波体结构的设计, 通过单双环电阻加载实现宽带电磁波吸收功能. 隐身天线罩对于实现天线的带外隐身有着重要作用, 利用该算法设计了工作频率为1 GHz, 隐身频带在3 GHz到9 GHz的天线罩. 并与两个加工样品的测量结果进行了比较, 对比的结果验证了算法的正确性. 同时核内加速技术的有效性也通过仿真时间比较得到了验证.

English Abstract

参考文献 (22)

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