[發明專利]導電板上彎曲線電磁耦合效應的時域建模分析方法

有效

• 申請號: 202010149952.5
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111368436B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 葉志紅;吳小林;周健健;茍丹;汝夢祖;石艷超
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 李金蓉

1.導電板上彎曲線電磁耦合效應的時域建模分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

將彎曲線按照FDTD空間網格劃分成多段傳輸線段的級聯結構，每根傳輸線段近似為直導線；

采用傳輸線方程，構建適用于電磁波作用導電板上彎曲線的電磁耦合模型；

根據彎曲線的結構參數，計算彎曲線單位長度電感分布參數和電容分布參數，計算公式分別為：

C＝μ₀ε₀L^-1

Δx表示彎曲線沿線方向的FDTD網格大小，a表示彎曲線的半徑，α表示每段線段與水平方向之間的夾角，h₀表示每段線段起始點距離導電板的高度，μ₀表示自由空間磁導率，ε₀表示自由空間介電常數，L和C分別表示彎曲線的單位長度電感和電容分布參數；

對移除了彎曲線的導電板結構進行建模，計算得到彎曲線周圍空間的電磁場分布；

采用線性插值技術，計算彎曲線的等效分布源，并引入到傳輸線方程作為等效分布源項，具體的處理過程分為兩步：

(a)計算彎曲線沿線方向的電場分量：彎曲線沿線方向的電場分量由E·e_l計算得到，其中e_l表示每段傳輸線段沿線的方向矢量，E表示線纜單元中心點處的電場；對于方向矢量e_l，由每段線纜單元起點和終點的位移矢量r和r′獲得，為線纜單元中心點處的電場E，分解成水平電場分量E_u和垂直電場分量E_v，線纜單元的切向電場分量E_L表示為E_L＝E·e_l＝E_u·a_ue_u+E_v·a_ve_v，其中，e_u和e_v為單位方向矢量，a_u和a_v為系數，其表達式為a_u＝cosα和a_v＝sinα；E_u和E_v由相應的插值技術獲得，具體的計算公式為：

E_u＝m·E₇+(1-m)E₈????????(11)

其中，E₁～E₈為FDTD網格棱邊上的電場分量，m表示線纜單元中心點所占網格比例的大小；

(b)計算彎曲線垂直方向的電場分量：采用線性插值方法由FDTD整網格上的電場分量插值得到，具體的計算公式為：E_p＝n·E_T1，n表示電場E_p的位置在其所在網格上占的比例，E_T1表示電場E_p所在網格上的FDTD電場，E_p表示彎曲線垂直方向的電場分量；

采用FDTD方法的差分格式對上一步驟處理后的傳輸線方程進行離散，迭代求解得到彎曲線及其端接負載上的瞬態電壓和電流響應；彎曲線上電壓和電流的迭代公式為：

Δy和Δt分別表示迭代求解所需空間步長和時間步長，k和k+1/2分別表示彎曲線上電壓和電流的節點位置，I^n-1/2(k+1/2)和I^n+1/2(k+1/2)分別表示k+1/2節點位置的上一時刻和新時刻的電流值，Vⁿ(k)和Vⁿ⁺¹(k)分別表示k節點位置的上一時刻和新時刻的電壓值，和分別表示k節點位置的上一時刻和新時刻的彎曲線垂直方向電場分量的沿線積分項，表示k節點位置的上一時刻彎曲線沿線方向的電場分量，Vⁿ(k+1)表示k+1節點位置的上一時刻電壓值，表示k-1/2節點位置的新時刻電流值，和分別表示k+1節點位置的上一時刻彎曲線垂直方向電場分量的沿線積分項和沿線方向的電場分量。