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基于CN-FDTD的新颖DGS带阻滤波器特性研究 被引量：2
1
作者 金涛斌 邹军 《计算机工程与应用》 CSCD 2012年第8期1-3,39,共4页
缺陷接地结构(DGS)作为频率选择表面(FSS)的一类,在电磁领域应用广泛。提出了一种新颖结构单元的DGS频率选择表面,可以用来实现带阻滤波器(BEF)。Crank-Nicolson FDTD(CN-FDTD)是一种无条件稳定的FDTD,在时间步长取值远大于Courant-Frie... 缺陷接地结构(DGS)作为频率选择表面(FSS)的一类,在电磁领域应用广泛。提出了一种新颖结构单元的DGS频率选择表面,可以用来实现带阻滤波器(BEF)。Crank-Nicolson FDTD(CN-FDTD)是一种无条件稳定的FDTD,在时间步长取值远大于Courant-Friedrich-Levy(CFL)稳定性条件时,CN-FDTD仍然稳定而且可靠。利用CN-FDTD对该结构进行了精确的数值计算,研究了参数l、参数g和周期单元数n对这种带阻滤波器滤波特性的影响。随着参数l的增大、参数g的减小和周期单元数n的增大,带阻滤波器的滤波特性越好。这些有益的结论能为这种新颖DGS带阻滤波器的分析和设计提供有力的指导。讨论了CN-FDTD的误差项,随着时间步长的增大,其误差也会显著增大。 展开更多
关键词 缺陷接地结构 频率选择表面 Crank-Nicolson时域有限差分法(cn-fdtd) 带阻滤波器
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应用CN-FDTD分析电磁波电阻率测井仪的电磁响应
2
作者 张振 孔凡敏 李康 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2475-2480,共6页
传统FDTD受到Courant稳定性条件限制,计算时间较长,而ADI-FDTD精度又比较低,Crank-Nicolson时域有限差分方法(CN-FDTD)在时间步长上的取值远大于CFL条件时仍旧能够保持良好的计算精度。采用无条件稳定的柱坐标系Crank-Nicolson时域有限... 传统FDTD受到Courant稳定性条件限制,计算时间较长,而ADI-FDTD精度又比较低,Crank-Nicolson时域有限差分方法(CN-FDTD)在时间步长上的取值远大于CFL条件时仍旧能够保持良好的计算精度。采用无条件稳定的柱坐标系Crank-Nicolson时域有限差分方法(CN-FDTD)分析了轴对称地层环境中的随钻电磁波电阻率测井仪器的电磁响应。在CN-FDTD仿真中,采用稳定双共轭梯度法(Bi-CGSTAB)作为求解器用于求解每个时间步所产生的线性方程组。通过对随钻电磁波电阻率测井仪在多层地层下的电磁响应进行数值仿真,其数值仿真结果表明CN-FDTD的计算结果准确,计算速度比普通FDTD提高3倍。 展开更多
关键词 随钻测井 cn-fdtd 稳定双共轭梯度法 幅度比 相位差
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采用CN-FDTD研究不同介电常数对PRDGS传输特性的影响 被引量：1
3
作者 金涛斌 刘正文 +1 位作者 罗雨 罗毅彪 《电力学报》 2020年第1期7-12,68,共7页
周期性矩形缺陷接地结构(PRDGS)广泛应用于微波电路中以改善电路性能。采用无条件稳定的CrankNicolson格式FDTD(CN-FDTD)计算了介电常数和矩形单元尺寸对PRDGS传输特性的影响,在矩形单元尺寸一定时,随介电常数增大,PRDGS的阻带中心频率... 周期性矩形缺陷接地结构(PRDGS)广泛应用于微波电路中以改善电路性能。采用无条件稳定的CrankNicolson格式FDTD(CN-FDTD)计算了介电常数和矩形单元尺寸对PRDGS传输特性的影响,在矩形单元尺寸一定时,随介电常数增大,PRDGS的阻带中心频率发生左移,而其宽度和深度保持不变;在介电常数一定时,随矩形尺寸增大,PRDGS的阻带宽度和深度会增大,其中心频率基本不变。比较两种方式计算的阻带中心频率,平均相对误差不超过1.72%,当CN-FDTD时间步长远大于CFL时,计算效率可提高77.2%,对PRDGS的分析设计有一定指导。 展开更多
关键词 周期性矩形缺陷接地结构 频率选择表面 介电常数 中心频率 Crank-Nicolson格式时域有限差分
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瞬变电磁Crank-Nicolson FDTD三维正演 被引量：16
4
作者 孙怀凤 柳尚斌 杨洋 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期343-354,共12页
时域有限差分(FDTD)方法使用Yee网格剖分电磁场的空间采样,通过时间步迭代实现电磁场数值模拟,具有内存消耗低、计算简单等特点,常用于瞬变电磁三维正演.然而,常规FDTD方法的时间迭代步长Δt受Courant-Friedrich-Lewy(CFL)条件严格限制... 时域有限差分(FDTD)方法使用Yee网格剖分电磁场的空间采样,通过时间步迭代实现电磁场数值模拟,具有内存消耗低、计算简单等特点,常用于瞬变电磁三维正演.然而,常规FDTD方法的时间迭代步长Δt受Courant-Friedrich-Lewy(CFL)条件严格限制,过多的迭代次数以及过密的采样往往导致计算速度慢、累积误差不断增大.本文提出一种不受CFL条件约束的无条件稳定隐式差分算法Crank-Nicolson FDTD(CN-FDTD)用于瞬变电磁三维正演.基于Crank-Nicolson差分方法对Maxwell方程组重新离散,空间网格仍然采用Yee元胞,时间步进采用在整时间步电场、磁场同时采样的策略,建立无条件稳定FDTD格式,突破CFL条件限制.与常规FDTD交替采样相比,CN-FDTD电场、磁场同时采样的策略构成的隐式差分格式,需要求解大型稀疏矩阵方程组.通常,瞬变电磁三维正演模型中产生的矩阵阶数往往较大,需要占用大量内存和求解时间.为解决上述问题,采用Crank-Nicolson-cycle-sweep-uniform(CNCSU-FDTD)方法近似求解CN-FDTD方程,在保证求解精度的同时,计算效率大幅提高.在边界条件处理上,采用双线性变换推导了复频率参数完全匹配层(CFS-PML)吸收边界.采用均匀半空间模型、四类三层模型进行精度验证,发现CN-FDTD三维正演结果与解析解、线性数字滤波解吻合较好.之后,与接触带上的低阻复杂模型进行对比,结果显示CN-FDTD正演结果与矢量有限元、有限体积法以及FDTD计算结果吻合较好.在此基础上,研究了时间步放大对CN-FDTD计算精度的影响,发现最大时间步放大到常规FDTD的3200倍时才会在晚期出现较明显的误差.在一台CPU为Intel Core i5-7300HQ的笔记本电脑单线程计算条件下,模拟到关断后30 ms仅需要50 min.在进行并行化后,将有望实现复杂模型分钟级的三维正演,从而为三维反演提供可靠、快速的正演方法. 展开更多
关键词 瞬变电磁 三维正演 cn-fdtd 双线性变换 CFS-PML
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快速时域有限差分方法计算矩形缺陷接地结构 被引量：2
5
作者 金涛斌 邹军 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期853-858,共6页
Courant-Friedrich-Levy(CFL)稳定性条件会限制传统时域有限差分(FDTD)时间步长的选择,因此,采用传统FDTD对矩形缺陷接地结构(RDGS)传输系数(S21)进行计算,需要耗费大量的计算时间。为了节省计算时间,提高计算效率,采用无条件稳定的Cran... Courant-Friedrich-Levy(CFL)稳定性条件会限制传统时域有限差分(FDTD)时间步长的选择,因此,采用传统FDTD对矩形缺陷接地结构(RDGS)传输系数(S21)进行计算,需要耗费大量的计算时间。为了节省计算时间,提高计算效率,采用无条件稳定的Crank-Nicolson格式FDTD(CN-FDTD)对RDGS传输系数进行计算,详细讨论了CN-FDTD时间步长与计算效率和计算精度的关系。数值结果表明:当CN-FDTD时间步长取值远大于CFL时间步长时,其计算结果与传统FDTD计算结果仍然吻合,同时计算效率能提高77.2%。比较了CN-FDTD和ADI-FDTD的计算误差,在时间步长取值相同的情况下,CN-FDTD的计算误差要远小于ADI-FDTD。 展开更多
关键词 时域有限差分 矩形缺陷接地结构 传输系数 Crank—Nicolson格式时域有限差分 时间步长
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基于CN时域有限差分方法对手征电磁介质的研究
6
作者 李宁 杨彦彬 +1 位作者 卢智嘉 李莉 《石家庄学院学报》 2013年第3期10-14,共5页
利用CN时域有限差分方法对无限大手征电磁介质中平面波的传播进行仿真计算.与其他算法比较发现,CN时域有限差分法在计算结果的精度和计算量上有一定优势.
关键词 CN—FDTD 手征介质 旋光性 无条件稳定算法
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中心回线大地电磁三维并行算法研究
7
作者 韩晓冰 王天凌 +1 位作者 李丽 雷斐 《科学技术创新》 2019年第32期13-14,共2页
在分析Crank-Nicolson时域有限差分方法(CN-FDTD)的基础上,将CN-FDTD方法对瞬变电磁进行了仿真,讨论了在中心回线正演中,线圈尺寸、电流强度和关断时间的变化对仿真结果的影响;首次将MPI(Message Passing Interface)并行技术运用到以CN-... 在分析Crank-Nicolson时域有限差分方法(CN-FDTD)的基础上,将CN-FDTD方法对瞬变电磁进行了仿真,讨论了在中心回线正演中,线圈尺寸、电流强度和关断时间的变化对仿真结果的影响;首次将MPI(Message Passing Interface)并行技术运用到以CN-FDTD为计算方法的瞬变电磁仿真当中,减小了正演计算时间,提升了计算效率。 展开更多
关键词 中心回线 cn-fdtd MPI 并行技术
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