本文關鍵詞：時域有限差分法在車載多天線系統中的應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,時域有限差分方法(FDTD)在天線數值計算中取到了廣泛的應用,其中復雜車體上多天線電磁兼容(EMC)分析即是當前數值計算的一大熱點。由于FDTD具有形式簡單、圖形可視化強等優(yōu)點,使得它成為車載多天線布局設計中的一個強有力輔助工具。首先,本文基于傳統Yee網格推導了Maxwell方程的離散迭代方程,詳細地給出了完全匹配層(PML)各個方向上電、磁導率的設計過程,推導了PML層內電、磁場分量的計算公式。通過對PML層內超越函數進行padé近似,克服了PML介質內電磁參數與自由空間電磁參數的不連續(xù)性,統一了整個計算區(qū)域迭代格式。其次,使用FDTD方法實現了對項目中的單極子天線、貼片天線S參數、方向圖等電磁參數的計算,并研究了天線在規(guī)則載體上輸入阻抗等的變化情況。依據等效原理,通過近-遠場外推得到了天線的遠場信息,接著通過簡化的兩種天線形式饋電模型,并利用給出的算例,分別驗證了兩種饋電策略的有效性。針對于天線近場區(qū)場變化比較劇烈,引入了基于坐標間變換法來生成網格步長漸變的非均勻網格技術,從而有效地減少計算網格數,并采用OpenGL技術實現了動態(tài)顯示場強變化的目的。在車體等散射問題中,實現了平面波垂直與斜入射。最后,著重研究了車載多天線耦合特性及天線布局。先使用GiD完成了對復雜車體模型的網格剖分,提出了針對GiD剖分數據向Yee網格相對坐標轉換方法,實現了基于共享內存OpenMP的并行FDTD計算。接著,基于車體的剖分數據,完成了以下工作:1、計算了單天線在車體不同位置上相關電磁參數,并分析車體位置對天線方向圖、S參數的影響,比較出對于單天線而言的較好安裝位置。2、分析了距離因素對車體雙天線耦合度的影響,通過在天線可安裝范圍內采樣有限個點,進而對得到的S21進行插值,結果表明它能夠有效地預測天線的最佳安裝位置,具有一定的創(chuàng)新性。3、分析了多天線系統中不同頻率天線互耦特性及接收天線對車體上源天線方向圖影響,并利用電場分布圖描繪了源天線與接收天線、車體的相互耦合途徑,對車體上多天線布局具有一定的指導意義。
【關鍵詞】：FDTD 網格剖分 耦合 并行計算 電磁兼容
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U463.673;TN820
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內外發(fā)展現狀11-13
• 1.3 本論文的結構安排13-14
• 第二章 天線的時域有限差分方法研究14-38
• 2.1 MAXWELL方程離散14-18
• 2.2 吸收邊界條件18-28
• 2.2.1 插值吸收邊界19-20
• 2.2.2 完全匹配層20-28
• 2.2.2.1 PML設計原理20-25
• 2.2.2.2 PML層實現25-27
• 2.2.2.3 PML吸收效果27-28
• 2.3 天線參數28-29
• 2.3.1 方向圖28
• 2.3.2 S參數28-29
• 2.4 FDTD計算模型29-37
• 2.4.1 近-遠場外推30-34
• 2.4.2 天線饋電34-37
• 2.5 本章小結37-38
• 第三章 車載多天線布局及散射計算38-45
• 3.1 車載多天線布局的必要性38-39
• 3.2 FDTD計算散射模型39-44
• 3.2.1 引入平面波39-42
• 3.2.2 數值算例42-44
• 3.3 本章小結44-45
• 第四章 車載多天線耦合FDTD仿真45-80
• 4.1 規(guī)則載體上的天線計算45-51
• 4.1.1 PEC上單極子天線45-46
• 4.1.2 PEC上共址天線46-47
• 4.1.3 有限導體上單極子天線47-49
• 4.1.4 導體上的線、面天線49-51
• 4.2 非均勻網格FDTD51-57
• 4.2.1 非均勻網格算法實現51-55
• 4.2.2 場強動態(tài)顯示55-57
• 4.3 復雜車體模型網格剖分57-64
• 4.3.1 車體模型重現58-60
• 4.3.2 車體散射特性60-64
• 4.4 并行OPENMP-FDTD64-66
• 4.5 復雜車體上單天線電磁特性分析66-70
• 4.6 復雜車體上雙天線電磁特性分析70-73
• 4.7 復雜車體上多天線耦合特性分析73-78
• 4.8 本章小結78-80
• 第五章 總結與展望80-81
• 5.1 總結80
• 5.2 研究展望80-81
• 致謝81-82
• 參考文獻82-85
• 攻碩期間研究成果85-86

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本文編號：399186