[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

本發明請求保護一種導電板上彎曲線電磁耦合效應的時域建模分析方法。包括以下步驟：將彎曲線按照FDTD方法的空間網格進行劃分；采用傳輸線方程構建適用于電磁波作用彎曲線的電磁耦合模型；根據彎曲線的結構參數，推導彎曲線單位長度電感分布參數的計算公式，并以此計算得到電容分布參數；采用FDTD方法對移除了彎曲線的導電板進行建模，模擬得到彎曲線周圍空間的電磁場分布；結合插值技術求解效分布源項，進而引入到傳輸線方程；采用FDTD方法的中心差分格式對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響應。本發明實現了空間電磁場輻射與彎曲線瞬態響應的同步計算，且避免了對彎曲線結構的直接建模，節省了內存，且明顯提高了計算效率。

技術領域

本發明涉及導電板上彎曲線的電磁耦合分析方法，提出高效的時域混合算法，快速模擬與分析電磁波作用彎曲線的電磁耦合問題。

背景技術

隨著無線技術的快速發展，空間電磁環境變得日益復雜。處于復雜電磁環境下的電子設備，將遭受環境中強電磁干擾源的破壞。電子設備中的傳輸線是空間電磁場作用到設備電路的主要干擾路徑。為此，分析電磁波作用傳輸線的電磁耦合特性，對提高電子設備的安全性具有重大意義。

目前，分析傳輸線的電磁耦合方法主要有BLT方程、FDTD-SPICE算法和FDTD-TL算法，等等。BLT方程是一種頻域方法，不適用于傳輸線端接非線性器件以及入射波為寬頻帶信號的情況。FDTD-SPICE算法是一種時域算法，但是空間電磁場輻射與傳輸線瞬態響應分開處理，計算效率不高。FDTD-TL算法為本發明前期研究成果，同樣為時域算法，且實現了空間電磁場輻射與傳輸線瞬態響應的同步計算。但是，這類算法針對的均是傳輸線為直導線的情況。而在實際應用中，傳輸線必然具備一定的彎曲特性。因此，迫切需要研究一種高效的時域混合算法，構建電磁波作用彎曲線的電磁耦合模型，實現電磁波在彎曲線及其端接電路上耦合產生的瞬態響應的快速計算，并能保證與全波算法可比擬的計算精度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，就是針對現有技術缺乏處理彎曲線電磁耦合計算的能力，提供一種高效的時域混合算法，實現電磁波作用彎曲線電磁耦合的快速模擬。

本發明解決所述技術問題，采用的技術方案是：導電板上彎曲線電磁耦合效應的時域建模分析方法，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；

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；

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；

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。