[发明专利]一种多导体传输线电磁场分布的FDTD求解方法在审

专利信息
申请号: 201910803047.4 申请日: 2019-08-28
公开(公告)号: CN110516362A 公开(公告)日: 2019-11-29
发明(设计)人: 孙亚秀;梁非;孙睿峰;宋文良;苏震;王心楷;刘静 申请(专利权)人: 哈尔滨工程大学
主分类号: G06F17/50 分类号: G06F17/50;G06F17/16;G06F17/11
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区*** 国省代码: 黑龙;23
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摘要:
搜索关键词: 传输线 多导体 求解 串扰 传输线模型 导体传输线 电磁场分布 电磁场问题 耦合电磁场 长度分布 电场磁场 电磁兼容 电感矩阵 分布参数 求解问题 特性阻抗 耦合电场 电磁场 推导 磁场 分析 更新
【说明书】:

发明公开了一种多导体传输线电磁场分布的FDTD求解方法,属于电磁兼容中多导体传输线串扰分析领域;本发明首先建立多导体传输线模型;然后计算出的传输线单位长度分布电感矩阵L;再得到无耗传输线的特性阻抗Z0与分布参数的关系;最后得到计算n导体传输线耦合电磁场的FDTD更新方程;从而求解n条传输线的耦合电场磁场情况。本发明的解决了多导体传输线串扰分析中传输线电磁场的求解问题;直接将MTL方程与电场磁场联系起来,省去了变换推导的过程,为解决运用MTL理论求解传输线的电磁场问题提供了新思路。

技术领域

本发明涉及电磁兼容中多导体传输线串扰分析领域,具体涉及一种多导体传输线电磁场分布的FDTD求解方法。

背景技术

传输线作为传播能量的导体,在各个领域都有十分广泛的应用。在实际工程应用中,通常会出现多根传输线放置在一起的情况。当传输线上通有电压和电流信号时,会在其周围的传输线上产生串扰响应。

对于多导体传输线的分析通常基于MTL理论,传输线理论采用的是路的方法,将传输线等效为电路模型,通过计算传输线的单位长度分布参数求解传输线中的电压与电流情况。FDTD方法从时域麦克斯韦微分形式下手,以差分近似替代偏微分以达到逼近的效果,将导线上电压和电流选取不同时刻采样将传输线方程在时间和空间上离散,电流分量和电压分量采用交替式采样。可以得到各方向、各点网格位置、关于时间变量在内的场分量有限差分式。

一般情况下,基于多导体传输线理论的传输线求解方式得到的结果都是电压与电流的形式,如果希望由此得到电场磁场则需要根据麦克斯韦方程积分形式的原理,对MTL方程进行反推得到。本方法创新性的通过等效电路的方法求出多导体传输线的电场磁场,简化了等效电路方法为求得该量时的运算。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多导体传输线电磁场分布的FDTD求解方法,目的解决多导体传输线串扰分析中传输线电磁场的求解问题。直接将MTL方程与电场磁场联系起来,省去了变换推导的过程,为解决运用MTL理论求解传输线的电磁场问题提供了新思路。

本发明的具体执行步骤如下:

一种多导体传输线电磁场分布的FDTD求解方法,执行步骤包括:

步骤一:首先建立多导体传输线模型;

步骤二:计算出的传输线单位长度分布电感矩阵L:

其中lii为自电感,lij为互电感;

步骤三:将μ、ε表示为特性阻抗的形式;无耗传输线的特性阻抗Z0与分布参数的关系为:

可以推得:

而传播的相速度νp为:

推得:

进而给出关于μ、ε的系数矩阵:

步骤四:计算n导体传输线耦合电磁场的FDTD更新方程:

其中i=1,2…n;

展开得到:

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