本文關(guān)鍵詞：時域有限元方法在仿真微波無源器件中的應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：計算電磁學(xué)的數(shù)值計算方法可以分為很多類,其中使用最為普遍的為時域有限差分法和有限元法。而在有限元法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的時域有限元方法也逐漸趨于廣泛。在仿真微波無源器件時,有限元法(FEM)對多個頻率點需重復(fù)計算,且很難精確模擬非線性器件及非線性介質(zhì),時域有限差分法(FDTD)需采用規(guī)則的網(wǎng)格剖分,不能很好地模擬具有彎曲表面的模型。時域有限元法具有有限元法可以很好模擬不規(guī)則模型的特性,同時又具有時域有限差分法能夠在時域內(nèi)求解場量的特性。因此時域有限元方法在微波無源器件仿真中的應(yīng)用具有重要的研究意義。時域有限元方法在求解的過程中,需要在每個時間步內(nèi)迭代求解矩陣方程組。求解矩陣方程組的速度直接影響到時域有限元方法仿真的效率。本文通過降低矩陣方程組的維數(shù)從而達到提高時域有限元方法的計算效率。采用結(jié)點基函數(shù)可以簡化時域有限元方法的復(fù)雜度,并大幅度縮小系數(shù)矩陣維數(shù),從而縮短計算所需時間和內(nèi)存。通過基于矢量基函數(shù)的有限元法對矩形諧振腔進行了本征分析。本文對有限元法的研究主要包括邊值問題的討論、三種插值函數(shù)的介紹以及推導(dǎo)、基于矢量基函數(shù)的有限元法的公式推導(dǎo)以及對求解得到的諧振腔本征值進行分析。通過基于結(jié)點基函數(shù)的時域有限元方法對二維矩形腔、三維矩形波導(dǎo)以及三維H-T分支波導(dǎo)結(jié)構(gòu)進行了仿真。對時域有限元方法在仿真微波器件中應(yīng)用的研究主要有時域有限元方法一般公式的推導(dǎo)以及通過數(shù)值算例用以驗證。數(shù)值算例的具體工作內(nèi)容有1、通過時域有限元方法對二維矩形腔的仿真,推導(dǎo)了時域有限元方法在二維中的基本公式,同時求解出二維矩形腔內(nèi)部電場隨著時間變化的物理變化過程,并對其進行了分析。2、通過時域有限元方法對三維矩形波導(dǎo)的仿真,推導(dǎo)了基于結(jié)點基函數(shù)的時域有限元方法在三維中的基本公式,同時求解出三維矩形波導(dǎo)的基模隨時間變化的電場結(jié)構(gòu),并對其進行了分析。3、通過時域有限元方法求解出三維H-T分支波導(dǎo)結(jié)構(gòu)基模隨時間變化的電場結(jié)構(gòu),并對其進行了分析。通過時域有限元方法對H-T分支波導(dǎo)結(jié)構(gòu)作為功率匹配器和功率合成器進行了仿真。
【關(guān)鍵詞】：有限元方法 時域有限元方法 插值函數(shù) 矩形波導(dǎo) H-T分支波導(dǎo)結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB115;TN814
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 時域有限元方法及其背景10-11
• 1.2 時域有限元方法發(fā)展11-13
• 1.3 本文的主要研究工作13
• 1.4 本論文內(nèi)容安排13-15
• 第二章 有限元方法15-31
• 2.1 邊值問題15-17
• 2.1.1 里茲方法15-17
• 2.1.2 伽遼金方法17
• 2.2 區(qū)域離散17-18
• 2.3 插值基函數(shù)18-25
• 2.3.1 二維結(jié)點基函數(shù)18-20
• 2.3.2 三維結(jié)點基函數(shù)20-23
• 2.3.3 三維矢量基函數(shù)23-25
• 2.4 有限元方法的基本步驟25-29
• 2.4.1 區(qū)域離散25-26
• 2.4.2 建立方程組26-28
• 2.4.3 分析結(jié)果28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-31
• 第三章 時域有限元方法31-41
• 3.1 時域有限元方法的基本原理31-33
• 3.2 時間離散33-35
• 3.2.1 前向差分33
• 3.2.2 后向差分33-34
• 3.2.3 中心差分34
• 3.2.4 Newmark- ? 差分34-35
• 3.3 穩(wěn)定性分析35-36
• 3.4 程序?qū)崿F(xiàn)36-39
• 3.4.1 GSS函數(shù)以及矩陣的存儲37-38
• 3.4.2 Vis It軟件簡介38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-41
• 第四章 數(shù)值算例41-60
• 4.1 時域有限元方法仿真二維矩形腔41-46
• 4.1.1 二維矩形腔區(qū)域離散41
• 4.1.2 二維矩形腔基本公式41-43
• 4.1.3 二維矩形腔算例結(jié)果分析43-46
• 4.2 時域有限元方法仿真矩形波導(dǎo)46-53
• 4.2.1 三維矩形波導(dǎo)區(qū)域離散47
• 4.2.2 三維矩形波導(dǎo)基本公式47-49
• 4.2.3 三維矩形波導(dǎo)算例結(jié)果分析49-53
• 4.3 時域有限元方法仿真H-T分支波導(dǎo)結(jié)構(gòu)53-59
• 4.3.1 H-T分支波導(dǎo)結(jié)構(gòu)區(qū)域離散54
• 4.3.2 H-T分支波導(dǎo)結(jié)構(gòu)算例結(jié)果分析54-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第五章 總結(jié)60-62
• 致謝62-63
• 參考文獻63-66
• 附錄66-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果73-74

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉獻棟;;有限元方法在車輪中的應(yīng)用[J];汽車零部件;2012年09期

2 ;薄壁梁有限元方法在重型機床剛度分析中的應(yīng)用[J];西安交通大學(xué)學(xué)報;1976年04期

3 ;有限元方法[J];西安交通大學(xué)學(xué)報;1976年02期

4 華大平;用有限元方法求解非線性橢圓型偏微分方程[J];原子能科學(xué)技術(shù);1984年06期

5 C.A.勃萊皮埃;馬法三;;有限元方法的新進展[J];華水科技情報;1984年01期

6 姜可薰;劉念;;高階無內(nèi)節(jié)點三角形單元在電磁場高階有限元方法中的應(yīng)用[J];電工技術(shù)學(xué)報;1987年03期

7 劉念;姜可薰;;兩類高階有限元方法在二維電磁場的比較[J];成都科技大學(xué)學(xué)報;1987年03期

8 李原能;;有限元技術(shù)的現(xiàn)狀與進展[J];河海大學(xué)科技情報;1987年01期

9 陸希 ,周則恭;概率有限元方法[J];太原重型機械學(xué)院學(xué)報;1988年01期

10 劉克安;用有限元方法解帶粘滯項的彈性方程[J];哈爾濱建筑工程學(xué)院學(xué)報;1988年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 許鶴華;周蒂;;非連續(xù)有限元方法的發(fā)展及其在地球科學(xué)中的應(yīng)用[A];第七屆全國數(shù)學(xué)地質(zhì)與地學(xué)信息學(xué)術(shù)會議論文摘要匯編[C];2004年

2 徐方遷;何世堂;;厚金屬柵力學(xué)負載貢獻反射系數(shù)的有限元方法[A];中國聲學(xué)學(xué)會2005年青年學(xué)術(shù)會議[CYCA'05]論文集[C];2005年

3 許鶴華;;連續(xù)時間有限元方法在求解非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)的應(yīng)用[A];2000年中國地球物理學(xué)會年刊——中國地球物理學(xué)會第十六屆年會論文集[C];2000年

4 陳文;陳林;傅卓佳;;河海大學(xué)“工程與科學(xué)數(shù)值模擬軟件”的研究與開發(fā)[A];慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立50周年暨中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

5 曹雄;晉長秋;;兩種有限元方法能量守恒分析[A];中國工程物理研究院科技年報（2000）[C];2000年

6 陳銳敏;;求解電磁位場的高階曲邊有限元方法[A];1987年全國微波會議論文集（上）[C];1987年

7 申文;馮西橋;;細胞粘附的有限元模擬[A];損傷、斷裂與微納米力學(xué)進展：損傷、斷裂與微納米力學(xué)研討會論文集[C];2009年

8 蔚喜軍;符鴻源;常謙順;;用有限元方法求解雙曲守恒律[A];中國工程物理研究院科技年報（1998）[C];1998年

9 龍丹冰;劉西拉;;特大增量步算法在二維連續(xù)體分析上的拓展[A];中國計算力學(xué)大會'2010（CCCM2010）暨第八屆南方計算力學(xué)學(xué)術(shù)會議（SCCM8）論文集[C];2010年

10 隋永楓;;陀螺系統(tǒng)時間有限元的內(nèi)點法[A];中國計算力學(xué)大會'2010（CCCM2010）暨第八屆南方計算力學(xué)學(xué)術(shù)會議（SCCM8）論文集[C];2010年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周振華;自適應(yīng)連續(xù)內(nèi)罰有限元方法和自適應(yīng)多罰間斷Galerkin方法[D];南京大學(xué);2014年

2 周少玲;非牛頓流體模型的最小二乘有限元方法[D];上海大學(xué);2015年

3 何斯日古楞;發(fā)展型方程的混合間斷時空有限元方法[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2011年

4 王春梅;橢圓型偏微分方程的弱有限元方法研究[D];南京師范大學(xué);2014年

5 王奇生;幾類初邊值問題重疊型非匹配網(wǎng)格的有限元方法及收斂性分析[D];湘潭大學(xué);2007年

6 郭會;幾類發(fā)展方程的最小二乘有限元方法[D];山東大學(xué);2006年

7 劉梅林;節(jié)點間斷伽遼金有限元方法及其在計算電磁學(xué)中的應(yīng)用研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

8 賀立新;間斷Galerkin有限元方法及其與有限體積混合計算方法研究[D];中國空氣動力研究與發(fā)展中心;2008年

9 尹文祿;高階矢量有限元方法在電磁領(lǐng)域中的研究及應(yīng)用[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

10 楊軍征;有限體積—有限元方法在油藏數(shù)值模擬中的原理和應(yīng)用[D];中國科學(xué)院研究生院（滲流流體力學(xué)研究所）;2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王懷志;航天器典型結(jié)構(gòu)中高頻動力學(xué)環(huán)境預(yù)示的能量有限元方法[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 徐宇;基于有限元方法的心臟力學(xué)仿真[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

3 張雨晴;兩類流體力學(xué)方程組的兩重變分尺度有限元方法[D];溫州大學(xué);2015年

4 李生濤;PBX變形破壞的宏細觀數(shù)值模擬[D];北京理工大學(xué);2015年

5 錢雪;二維Sobolev方程的局部間斷Galerkin有限元方法[D];南京大學(xué);2014年

6 宋航;多尺度橢圓問題的粗細網(wǎng)格有限元方法[D];南京大學(xué);2013年

7 張煒;多尺度橢圓問題的間斷Petrov-Galerkin有限元方法[D];南京大學(xué);2014年

8 張瓊潔;橢圓界面問題近似的非匹配界面罰有限元方法[D];南京大學(xué);2014年

9 付海博;基于有限元方法電法測井模型的數(shù)值仿真及應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2015年

10 彭聰;時域有限元方法在仿真微波無源器件中的應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：時域有限元方法在仿真微波無源器件中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：473994