电磁多尺度和非线性效应分析

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1、2015年10月北京航空航天大学学报October2015第4l卷第10期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV0l_41NO．10httpf}bhxb．buaa．edu．cnbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2015．0210电磁多尺度和非线性效应分析毛煜茹，谢拥军(北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100191)摘要：微观尺度上的结构和电接触特性对于宏观尺度上的电磁特性具有重要的影响．针对多尺度结构的非线性无源互调(PIM)无法用频域方法直接计算

2、的问题，提出了基于Floquet理论的全波方法，对具有周期性微观结构的多尺度电大尺寸1'7题进行计算，从而准确地计算其电特性．此外，将产生非线性的金属结的等效电路模型引入到全波分析方法中，通过全波方法与等效电路方法相结合的方式来分析多尺度结构的无源互调问题．数值计算结果表明该方法可以有效地评估微观结构对于宏观结构电性能的影响，并解决了时域方法求解电大尺寸微波部件产生的计算累积误差较大这一难题．关键词：多尺度结构；电大尺寸；周期性微观结构；非线性效应；Floquet理论中图分类号：TN823文献标识码：A文章编号：1001—5965(20l5)10-1848—05多尺度电大尺寸工

3、程问题是指电磁工程问题决多尺度问题产生的稠密不均匀网格导致的病态的宏观规模达到几十乃至几百个电波长、但其中阻抗矩阵，国内胡俊教授课题组跟踪研究了区域存在几十分之一波长尺度上的微观结构，这些微分解技术，通过将问题尺度划分为若干小区观结构虽然尺度很小，却由于数量规模巨大、材料域，独立求解每个子区域，再利用区域边界之间的或者结构特殊，对于电磁问题的宏观特性的影响连续性求解出整个问题．此外，利用预条件技术加不可忽略．多尺度问题因其重要性在包括电磁学速矩量法(MoM)稠密矩阵方程的迭代收敛也较的很多领域都进行了大量的研究．文献[1]综述常见，盛新庆教授利用插值分解构造预条件的方了材料科学

4、中多尺度问题研究的发展趋势和面临法加速多层快速多极子算法的收敛¨．陈如山教的挑战．文献[2]给出了一种不依赖于方程的计授课题组在多尺度问题的MoM矩阵方程迭代收算机辅助分析的方法．在电磁场领域，对于含有多敛性及其预条件和大规模MoM矩阵方程快速求尺度的电大散射和辐射问题多采用空域分解技解算法方面也进行了深入研究⋯‘。，提出了3种术或者混合有限元一边界积(FEBI)一多层快速基于快速傅里叶变换(FFT)和低秩压缩的快速积多极子(MLFMA)—一致性几何绕射(UTD)高低频分方法，降低了矩阵方程存储和迭代求解矩阵矢混合技术，文献[6]使用了时域积分方程方法量乘的计算复杂度，同时还研

5、究了两种用于解决(TDIE)-改进节点分析法(MNA)一基于TDIE的传多尺度问题在低频和高频时矩阵性态差、收敛速输线求解器混合的方法来分析电大尺寸平台上的度慢的预条件技术．电缆耦合问题．文献[7]给出了结合高阶场点采以上多尺度问题中的“微观”部分，其尺度在样技术的等效方法来解决多尺度电磁分析．为解波长的分数量级，而很多的实际工程问题中，其微收稿日期：2015-04．10；录用日期：2015-06-05；网络出版时间：2015-06-2516：36网络出版地址：WWW．enki．net／kcms／detail／lI．2625．V．20150625．1636．004．html作者

6、简介：毛煜茹(1984一)，女，山西晋城人，博士研究生，maoyuru218@126．eom通讯作者：谢拥军(1968一)，男，陕西西安人，教授，yjxie@buaa．edu．cn，主要研究方向为太赫兹、天线工程l用格式：毛煜茹，谢捅军．电磁多尺度和非线性效盘分析Ij1．北京航空航天大学学报．2015．41(1O)：1848．1852．MaoYR，XieYJ．Analysisofelectromagneticmulti-scalestroctareandnO1]一lineareffectslJ]．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsan

7、dAstronautics，2015，41(10)：1848—1852(inChinese)．第1O期毛煜茹，等：电磁多尺度和非线性效应分析l849观尺度在波长的几十分之一，无法进行网格剖分入宏观结构中进行求解．这种等效方法将问题分及求解．为两个阶段：第1个阶段是研究微观结构的电磁对于典型的具有松散连接结构如网状天线，响应，并将其等效为边界条件；第2个阶段计算不其网格尺度均在几十分之一波长以下，而电性能含有具体微观结构、但含有其等效边界条件的宏则需要在几十个乃至上百个波长尺度的范围内进观电磁