电子科技大学：《计算电磁学 Computational Electronmagentics》课程教学资源（课件讲稿，有限差分法）第6章 时域有限差分法 III 6.1 激励源技术 6.2 集总参数电路元件的模拟 6.3 数字信号处理技术 6.4 应用举例（I）

计算电磁学（小班研讨课) 第6章时域有限差分法 6.1激励源技术 目录 6.2集总参数电路元件的模拟 6.3数字信号处理技术 6.4应用举例(0) 2

2 计算电磁学（小班研讨课） 目 录 第6章 时域有限差分法 III 6.1 激励源技术 6.2 集总参数电路元件的模拟 6.3 数字信号处理技术 6.4 应用举例（I）

计算电磁学 966 第6章时域有限差分法川 应用 3

3 第6章 时域有限差分法 III ——应用 计算电磁学

6.1激励源技术 966 强迫激励源 强迫激励源：在FDTD网格中，直接对特定的电磁场分量强行赋予所需的时空变化 >考虑一个一维网格例子，x为传播方向，电场只有Ez分量，点激励源位于x=。△x处 连续正弦波源 E()=Esin(2πfn△t)(在n=0时开通， 位于网格点1、处) 高斯脉冲 ()-e 1=n△1；T=ndecay△ n-n ndecay 有效脉冲宽度：6T(以to为中心) 傅立叶变换： G(f)e-rrr 有效频谱范围： DC-fu:fe=12D;(e4≈8%) 4

4 6.1 激励源技术  强迫激励源  强迫激励源：在FDTD网格中，直接对特定的电磁场分量强行赋予所需的时空变化  考虑一个一维网格例子，x为传播方向，电场只有Ez分量，点激励源位于x= x 处  连续正弦波源 （在n=0时开通，位于网格点 处）  高斯脉冲 有效脉冲宽度：6T（以t0为中心） 傅立叶变换: 有效频谱范围: DC~fmax; fmax=1/(2T) ; ( )  s 0 0  sin 2  n E i E f n t z    s i   2 2 0 0 decay decay ; s 0 0 n n t t t n t T n t n n T E i E e E e z                        2 2 2 ( ) ~ T f G f e 2 / 4 e 8%   s i

6.1激励源技术 强迫激励源 调制高斯脉冲 如果想使直流分量为零，有效频谱中心位于不，可以采用调制高斯脉冲 8(t)→G(f) g(t)cos(2zfu)<>j[G(f+f)+G(f-f)] EW=ee sin[2元f(n-n,)M] 5

5 6.1 激励源技术  强迫激励源  调制高斯脉冲 如果想使直流分量为零，有效频谱中心位于f0，可以采用调制高斯脉冲 g t G f              0 0 0 1 cos 2 2 g t f t G f f G f f              2 0 decay s 0 0 0 sin 2 n n n n E i E e f n n t z                 

6.1激励源技术 966 强迫激励源 sin(Qt /2) >抽样函数 g(t)= 2t/2 傅里叶变换： cUn-(+--) 2π 在 <f<4元 通带内的频谱均匀分布的信号 主峰前后2T范围内的波形，例如，取27=40 2元 考虑到FDTD执行时间从O开始，将时域波形平移T→ 80 sin[2(t-T)/2] 2(t-T)/2 >调制抽样函数 当研究具有一定工作频带的电磁结构（如单模工作波导）时，上述频谱限带信号最合适 刚：工作带宽为是，中心频率为人。，可取E亿，)=E。 sin[2(t-T)/2 cos(2πft) 2π 2(t-T)/2 6

6 6.1 激励源技术  强迫激励源  抽样函数 傅里叶变换： 在 通带内的频谱均匀分布的信号 取主峰前后 2T 范围内的波形，例如，取 考虑到FDTD执行时间从0开始，将时域波形平移T   调制抽样函数 当研究具有一定工作频带的电磁结构（如单模工作波导）时，上述频谱限带信号最合适 例：工作带宽为 ，中心频率为 ，可取   g t t t ( ) sin / /    2 2 G( f )  U f  U f                     2 4 4            4 4 f 2 40 2 T          g t t T t T ( ) sin / /      2 2  2 c f       s 0 c   sin / 2 cos 2 / 2 n z t T E i E f t t T          