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Analysis of equivalent antenna based on fdtd method

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Defence Technology（防务技术） 2014年第3期10卷 304-307页

作者： Yun-xing YANG Hui-chang ZHAO Cui DI School of Electronic and Optical Engineering Nanjing University of Science and Technology

An equivalent microstrip antenna used in radio proximity fuse is presented.The design of this antenna is based on multilayer multipermittivity dielectric substrate which is analyzed by finite difference time domain(fdtd) method.Equivalent iterative formula is modified in the condition of cylindrical coordinate system.The mixed substrate which contains two kinds of media(one of them is air)takes the place of original single substrate.The results of equivalent antenna simulation show that the resonant frequency of equivalent antenna is similar to that of the original antenna.The validity of analysis can be validated by means of antenna resonant frequency formula.Two antennas have same radiation pattern and similar gain.This method can be used to reduce the weight of antenna,which is significant to the design of missile-borne antenna.

关键词： Equivalent microstrip antenna fdtd Multi-permittivity dielectric

新型fdtd网格剖分方法及在舰船雷电防护中的应用

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新型FDTD网格剖分方法及在舰船雷电防护中的应用

作者：赵嘉晨西北师范大学

学位级别：硕士

随着近些年电子、计算机技术的飞速发展,我们的社会逐渐迈入自动化的时代,越来越多的电子设备出现在我们的生活中,各种先进的天线、雷达、自动控制等电子系统被应用于汽车、飞机、舰船上,高集成的电子系统为舰船等设备提供便利的同时,... 详细信息

随着近些年电子、计算机技术的飞速发展,我们的社会逐渐迈入自动化的时代,越来越多的电子设备出现在我们的生活中,各种先进的天线、雷达、自动控制等电子系统被应用于汽车、飞机、舰船上,高集成的电子系统为舰船等设备提供便利的同时,也带来了极大的隐患。除了电子系统内部产生的电磁干扰外,现代化武器、雷电等外部因素产生的电磁干扰也会对舰载设备带来或多或少的影响。对于在海面上航行的舰船来说,雷电电流产生的电磁脉冲是不可忽略的干扰因素之一。雷电电流具有频率低、响应时间短等特点。因此,在很短的时间内,雷电电磁脉冲可以在舰载设备间产生高强度的耦合电磁场,耦合电磁场又会在电子设备间产生耦合电流,对舰载设备带来严重的损伤,轻则设备失灵,重则引发火灾。因此,对雷电电磁脉冲在舰船上产生的耦合效应及防护的研究具有重要的意义。在电磁学中,舰船属于电大尺寸物体,且对雷电的电磁耦合效应研究主要在时域展开。因此本文选择时域有限差分法（fdtd）对舰船进行仿真。相比于频域算法来说,fdtd可以直接得到时域内的计算结果,并且fdtd算法在计算电大尺寸物体时具有优势。fdtd算法使用六面体网格（Yee网格）作为最小单元,因此在fdtd方法计算前,需要对仿真的模型进行网格剖分。本文设计了一种基于fdtd算法的网格剖分方法,该方法由两部分组成,首先通过表面随机填充的方法得到模型表面网格,再使用一个基于fdtd框架的算法得到模型内部区域的网格。在Matlab软件中编程实现,并通过与射线求交法的对比,验证了该方法的效率及精度,同时也对比了CST软件的仿真结果,进一步验证方法的准确性。接下来利用该方法对舰船及船舱模型进行网格剖分,在Matlab软件中使用fdtd仿真得到雷电电磁脉冲对舰船及船舱内部线缆的耦合效应。对于舰船模型,仿真得到雷电分别击中舰船甲板和天线时,舰船船身不同位置的耦合电场场值及变化规律,分析舰船船身位置的耦合电场与磁场的传播规律。对于船舱模型,仿真得到雷电击中船舱天线时,船舱内外产生的耦合电场及船舱内部线缆的耦合电压,通过改变线缆半径和线缆所处位置,分析研究了其耦合规律。由于雷电电流幅值高,作用时间短,因此在试验中模拟雷电电流的难度较高,成本较大,且具有一定的危险性,本文使用仿真方法模拟雷电电流并研究其对舰船及船舱模型的耦合效应,仿真结果可以为后续试验结果提供数据参考。

关键词： fdtd 网格剖分方法雷电电磁脉冲耦合效应舰船及船舱

二能级材料与微纳光学结构间强耦合现象的fdtd仿真研究

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二能级材料与微纳光学结构间强耦合现象的FDTD仿真研究

作者：王丽兰厦门大学

学位级别：硕士

近年来,随着微纳加工技术的提高以及对光学研究的逐渐深入,光与物质间的强耦合现象引发了研究学者们的浓厚兴趣,而且由于强耦合所引起的独特性质使其具有广泛的应用前景。通常fdtd模拟仿真强耦合现象的过程中,作用物质采用洛伦兹模型来... 详细信息

近年来,随着微纳加工技术的提高以及对光学研究的逐渐深入,光与物质间的强耦合现象引发了研究学者们的浓厚兴趣,而且由于强耦合所引起的独特性质使其具有广泛的应用前景。通常fdtd模拟仿真强耦合现象的过程中,作用物质采用洛伦兹模型来表示,然而很多情况下,在物理上作用物质使用二能级材料来进行描述更为准确,基于此,本论文的主要研究内容如下:首先,通过构建二能级材料与DBR微腔的仿真模型,探究利用二能级材料进行fdtd仿真以研究强耦合过程的可行性。结果表明,可观察到典型的强耦合特征:能量反交差行为,并通过能量劈裂值与二能级材料电子布居密度的关系进一步证明了系统中强耦合现象的发生,证明了可利用二能级材料进行fdtd仿真的方法来研究强耦合现象。其次,进一步探究了金属光栅与二能级材料间的强耦合现象。仿真结果表明,针对该复合结构,当入射光为TM波(横电波)时,入射光可与金属光栅耦合形成表面等离极化激元(SPP),进而和二能级材料发生强耦合。然而,当入射光为TE波(横磁波)时,则无法激发SPP,因此无法进一步与二能级材料实现强耦合。最后,我们进一步研究了一种实际相对较容易实现的强耦合器件的模拟,在金属光栅与二能级材料之间引入一层介质薄膜,并将二能级材料置于介质薄膜中,形成金属光栅-光学腔-二能级材料的复合结构。研究结果表明,增加光学腔后的复合系统中,在TM波入射的模式下,依然可以观察到强耦合现象。并且,不同于前述的金属光栅-二能级材料复合系统,在TE波入射的模式下,也可观察到强耦合现象,这是由于光学腔所形成的波导模式可以与二能级材料之间发生强耦合。最后,研究了光栅金属种类对强耦合的影响,结果表明,金属光栅的性质可对强耦合现象产生较大的影响。但引入波导后,由于波导的耗散比金属低,不同金属种类对强耦合现象的影响将大幅减小。综上分析,使用二能级材料模型替代传统的洛伦兹材料模型来对作用材料进行描述,依然可以使用fdtd仿真手段来研究光与物质间的强耦合现象。这对研究冷原子、染料分子、稀土元素之类二能级材料的强耦合现象提供了一种物理上更为准确的方法。同时,本文利用这种方法研究了金属光栅-光学腔-二能级材料之间的强耦合现象,发现其在不同入射波偏振模式下,具有不同类型的强耦合模式,为将来进一步实验验证奠定了基础。

关键词： fdtd 二能级材料强耦合 SPP 波导

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空间太阳电池赝形玻璃盖片的透射率优化

电源技术 2023年第6期47卷 756-759页

作者：董倩符春娥蔡晟赵鑫坤张旺上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室上海200240 上海空间电源研究所上海200245

空间太阳电池表面需覆盖玻璃盖片,使太阳电池免受空间辐照的危害,延长电池寿命。玻璃微珠和盖片胶混合制备的新型赝形玻璃盖片兼具柔软可变形和抵御辐照的优点,是一种有潜力的空间封装材料。该材料在应用过程中发现光学透射率与工艺制... 详细信息

空间太阳电池表面需覆盖玻璃盖片,使太阳电池免受空间辐照的危害,延长电池寿命。玻璃微珠和盖片胶混合制备的新型赝形玻璃盖片兼具柔软可变形和抵御辐照的优点,是一种有潜力的空间封装材料。该材料在应用过程中发现光学透射率与工艺制程强相关。针对赝形玻璃盖片,基于时域有限差分法仿真研究其光透过性,探究了实际生产过程中的多种工艺因素,如玻璃微珠的尺寸、间距、层数、与盖片胶间的结合强度及盖片胶厚度等因素对玻璃盖片光透射率的影响,通过综合分析相关工艺组合,为空间太阳电池赝形玻璃盖片的工艺制程提供理论依据,加快其开发应用过程。

关键词：空间太阳电池阵玻璃盖片透射率柔性材料 fdtd

Design of high Isolation benzocyclobutene microring resonator

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Optoelectronics Letters 2007年第5期3卷 356-358页

作者： ZHANG Li-xun LIU Yong-zhi OU Zhong-hua DAI Zhi-yong PENG Zeng-shou School of Optoelectronic Information University of Electronic Science and Technology of China Chengdu 610054 China

We report the design of benzocyclobutene microring resonator of symmetric coupling made of a readily available polymer with a higher isolation of 43.8 dB, a finesse of 34, and a Q value of 1.5×105. The fdtd method pr... 详细信息

关键词：共振器耦合模式隔离度 fdtd

脉冲平面波斜入射旋转对称体电磁散射的fdtd算法(英文)

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计算物理 2007年第3期24卷 347-352页

作者：关福宏陈彬陈海林方大纲俞文明张力军中国科学院微系统与信息技术研究所工程兵工程学院江苏南京210007 南京理工大学江苏南京210094 泰为科技有限公司上海200000

提出一种应用时域有限差分算法求解脉冲平面波斜入射时旋转对称体散射问题的方法.对斜入射脉冲平面波在圆柱坐标系下进行分解、应用总场/散射场连接边界、PML吸收边界条件.通过与矩量法分析结果的比较。

关键词：旋转对称体 fdtd 斜入射

一维带限Weierstrass分形分层地面与矩形截面导体柱复合电磁散射fdtd研究

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计算物理 2012年第3期29卷 399-405页

作者：朱小敏任新成郭立新延安大学物理与电子信息学院陕西延安716000 西安电子科技大学理学院陕西西安710071

运用时域有限差分方法研究一维带限分形分层粗糙地面与矩形截面导体柱的复合电磁散射,计算复合电磁散射的双站散射系数,得到复合散射系数随散射角的变化,讨论粗糙面高度起伏均方根、分维、中间层介质、下层介质及矩形截面导体柱的参数... 详细信息

运用时域有限差分方法研究一维带限分形分层粗糙地面与矩形截面导体柱的复合电磁散射,计算复合电磁散射的双站散射系数,得到复合散射系数随散射角的变化,讨论粗糙面高度起伏均方根、分维、中间层介质、下层介质及矩形截面导体柱的参数等对复合散射系数的影响.

关键词：复合电磁散射一维带限Weierstrass分形地面分层介质 fdtd

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偏振不敏感超透镜设计与研究

偏振不敏感超透镜设计与研究

作者：田甜北京邮电大学

学位级别：硕士

超表面是一种基于亚波长结构的功能器件,可在平面化的亚波长结构内产生光场相位和振幅的改变,用于主动调谐、偏振控制、波前调控等多个领域。基于光学超表面的超透镜在成像和集成光子学等领域具有巨大应用潜力。与传统光学器件相比,超... 详细信息

超表面是一种基于亚波长结构的功能器件,可在平面化的亚波长结构内产生光场相位和振幅的改变,用于主动调谐、偏振控制、波前调控等多个领域。基于光学超表面的超透镜在成像和集成光子学等领域具有巨大应用潜力。与传统光学器件相比,超透镜具有亚波长尺度、体积小、低损耗等优点,在器件的轻量化、微型化等方面具有优势。本工作旨在进行偏振不敏感超透镜的设计和性能评估。主要内容和创新包括:(1)设计了一种“十字形”超透镜单元结构。在波长为905nm时,时域有限差分(fdtd)仿真结果显示该器件结构可实现覆盖2π全范围的相位变化,在单元结构纳米柱高度为500nm、550nm和600nm时,透光率大于85%,最高可达99%,且对入射光偏振不敏感,与常见的“圆柱形”和“六边形”单元结构纳米柱性能相当,也较适于实际工艺加工,丰富了超透镜单元结构的单元库。(2)研究了该超透镜结构在通信波段的不同工作波长处的性能,包括相位的覆盖、聚焦效果以及透射率,检验其广泛适用性。分别进行了在1550nm、1310nm和850nm这三个通信波长的超透镜设计,结果显示透射率分别达到83.2%、79.5%和87.2%,在光通信领域具有不错的应用价值。

关键词：近红外超表面超透镜偏振不敏感 fdtd

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地下目标散射的fdtd计算

电子与信息学报 2007年第8期29卷 1997-2000页

作者：张晓燕盛新庆中国科学院电子学研究所微波成像国家重点实验室北京理工大学电子工程系北京100081

该文给出了一种利用时域有限差分法(fdtd),结合各向异性完全匹配层(UPML)以及互易原理,计算地下目标雷达散射截面的计算方法。通过数值实验,对这种计算方法的数值性能作了仔细研究。给出了一批新的不同电尺寸、不同形状、不同介电常数... 详细信息

该文给出了一种利用时域有限差分法(fdtd),结合各向异性完全匹配层(UPML)以及互易原理,计算地下目标雷达散射截面的计算方法。通过数值实验,对这种计算方法的数值性能作了仔细研究。给出了一批新的不同电尺寸、不同形状、不同介电常数地下目标的雷达散射截面计算结果。

关键词：地下目标电磁散射 fdtd UPML