[發明專利]一種時域電磁場計算方法與裝置

在審

• 申請號: 201611192392.1
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN108228938A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 買文鼎
• 申請（專利權）人: 歡鼎科技成都有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種時域電磁場計算方法和裝置，涉及電磁場數值計算領域。所述方法包括：根據待求結構生成三維棱柱網格及二維多邊形網格，每層棱柱網格對應一層多邊形網格；根據棱柱網格和多邊形網格分別設置棱柱網格的基函數和多邊形網格的基函數，使多邊形網格的各個基函數等于對應棱柱網格擇一底面的各個基函數；按時間步迭代求解；判斷每個待求網格屬于三維區域或二維區域；對三維區域中的每個網格采用三維處理，對二維區域中的每個網格采用二維處理；對所有網格，采用統一處理。所述裝置包括：設置網格模塊、設置基函數模塊、時間迭代模塊、判斷模塊、計算模塊一、計算模塊二。本發明能提供時域信息，適用范圍廣，計算量少。

技術領域

本公開涉及電磁場數值計算領域，特別涉及一種對于時域電磁場進行仿真計算的方法與裝置。

背景技術

對于一定結構，如果電場只主要存在于一個方向，稱作主要電場方向，且沿該方向電場值基本不變，磁場只主要存在于與電場方向正交的平面上，如圖1。這樣的電磁場分布可以用二維網格來離散近似表達，所以可以采用二維算法進行計算。相比三維算法，二維算法未知量少，計算量小。但缺點是適用性窄，對結構內部電磁場分布有限制要求。

三維算法常采用四面體作為基本網格單元，適用于各種結構，對內部電磁場分布沒有限制，但缺點是是未知量多，計算量大。

文獻【1】將待求結構劃分為三維區域和二維區域分別求解，從而適應性強，未知量少，但它是頻域方法，不能夠提供時域信息。

時域電磁場仿真能夠提供時域信息，便于分析時域脈沖、頻域寬帶的電磁響應，并且能夠對時變媒質進行處理，有其獨特的應用優勢。

時域有限元法(Finite Elements Time Domain，FETD)應用有限元方法(FiniteElement Method，FEM)【2】從支配方程和邊界條件出發將計算區域劃分為多個單元后導出矩陣方程并求解，再通過時間離散獲得時域步進公式，從而獲得時域解答。

時域不連續迦略金方法(Discontinuous Galerkin Time Domain,DGTD)可以看做時域有限體積法和時域有限元法的結合。類似時域有限體積法，時域不連續迦略金法采用數值流在不同網格間傳送數據。所以它可以被看做一種區域分解方法，每個網格都是一個獨立的區域，在當前時間步獨立求解，而與當前的其余網格無關。類似時域有限元法，它采用非結構化網格，所以幾何擬合的誤差小，并能夠利用高階基函數提高精度。因為時域不連續迦略金法有眾多的優點，獲得了廣泛的應用。但是對于三維結構，仍然存在未知量多，計算量大的缺點。

參考文獻：

【1】Y.J.Zhang et al.,“An Efficient Hybrid Finite-Element Analysis ofMultiple Vias Sharing the Same Anti-Pad in an Arbitrarily Shaped Parallel-Plate Pair,”IEEE Trans.Microw.Theory Tech.,vol.63,no.3,pp.883–890,Mar.2015.

【2】J.-M.Jin,The finite element method in electromagnetics,Thirdedition.Hoboken.New Jersey:John Wiley&Sons Inc,2014.

公開內容

為了解決對三維結構進行時域電磁場計算時，二維算法適用性窄，三維算法未知量多的問題，本公開實施例提供了一種時域電磁場計算的方法和裝置。所述技術方案如下：

一種時域電磁場計算方法，包括：

根據待求結構生成三維棱柱網格及二維多邊形網格，其中多邊形網格是棱柱網格的直截面，與棱柱網格一一對應，每層棱柱網格對應一層多邊形網格；