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发布时间：2022-06-14 发布人：admin 分类：说明书资料大小：17.55M 资料格式：pptx 举报版权申诉

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微波工程CAD 微波工程中的数值计算方法与计算机仿真技术电子科技大学贾宝富博士

历史回顾 n 英国物理学家J．C．Maxwell 干1862年提出了位移电流的概念，并提出了“光与电磁现象有联系”的想法。 n 1865年，Maxwell在其论文中第一次使用了“电磁场” （electro一magnetic field）一词，并提出了电磁场方程组，推演了波方程，还论证了光是电磁波的一种。一百多年来的事实证明，建立在电磁场理论基础上的微波科学技术，对入类生活产生了极其巨大的影响。

Maxwell 方程组  ( , ) D r t  ( , ) B r t   Maxwell 方程组   H( , ) r t t    E( , ) r t  t   D( , ) ( , ) r t r t    B( , ) 0 r t   ( , ) J r t        ( , ) r t   t    本构关系  ( , ) D r t  ( , ) B r t  ( , ) J r t 边界条件  ( , ) E r t  ( , ) H r t  ( , ) E r t           ( , ) D r t t      ds  ds    ( , ) J r t  ( , ) B r t t  ( , ) r t       dv   ( , ) J r t   H( , ) r t  dl    L S          0 S V  dl    ds ds    E( , ) r t  D( , ) r t  B( , ) r t  ( , ) J r t L         S S S  ds   V  ( , ) r t   t  dv

解析方法与数值方法 n 早期人们解决微波工程中的设计与计算问题，基本上都采用解析方法 Maxwell 方程 + 规则边界 = 解析法 n 把复杂的电磁波动问题近似成其它类型的问题近似求解电磁波动问题 + 其它问题 = 近似法 n 上世纪60年代，随着计算机技术的发展，开始采用数值计算技术解决不规则边界条件下微波工程问题的求解 Maxwell 方程 + 不规则边界 = 数值法

1、解析法包括分离变量法、模式分解法和模式匹配法等。优点： q 计算速度快，占用计算机资源少； q 计算结果明确、直观、便于优化设计； q 只能处理简单、规则目标电磁场问题；缺点： q 无法用来处理较为复杂的非规则目标。 q 需技巧、需理想化条件；

2、近似方法包括变分法、微扰法、GO、PO、GTD、 UTD等方法 GO =Geometrical Optics PO =Physical Optics GTD=Geometrical Theory of Diffraction UTD=Uniform Geometrical Theory of Diffraction

优点： q 适合处理电大目标的电磁场问题； q 当目标电尺寸远大于电磁波工作波长时，能在很短的时间内，精确计算出目标的电磁特性；缺点： q 当目标电尺寸与电磁波工作波长可比拟时，该算法失效。 q 近似程度可能不易把握、可能导致大误差；

近似算法的发展进程 Ø 近似算法方法： q 早期；几何光学法（GO）； q 20世纪50年代；几何绕射理论（GTD）,物理绕射理论（PTD）,弹跳射线法（SBR）； q 20世纪70年代；归一化绕射理论（ UTD）, 等效电磁流法（MEC）,高斯波束法（GB）； q 21世纪；物理光学法结合高斯波束法（ PO+GB）,一致绕射理论结合高斯波束（UTD+GB）. Ø 软件：

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