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电磁仿真数值方法-CAE软件.PDF
2007年公开培训课程——高频电磁
电磁仿真数值方法
——数值方法概述及FEKO底层算法介绍
安世亚太成都EMBU
科学研究的三大方法
Guass Faraday
• 理论研究
– 数学方法、公式等
– 物理理论、定理等
• 实验研究
– 化学实验
– 生物实验
– ……
• 数值模拟
– 第三大科学研究方法
– 发展迅速,逐渐替代了部
分实验研究
– 基于飞速发展的计算机技
术
– 各种工程、理论计算
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MAXWELL方程组
• 电磁理论的基础
• 所有电磁仿真软件的最终
目的即为求解麦克斯维方
程组
B
E
t
E
B J
o o o t
E
o
B 0 Maxwell
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不同频率的特点和分析
根据频率范围的不同,可将问题分类处理
麦氏方程近似 频率 分析方法
0 0 稳态或静态分析
t
0 低 准稳态或低频分析
t
0 高 全波高频分析
t
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电磁分析方法发展及分类
• 解析方法(19世纪前)
– MIE理论
– WKB法
• 高频方法
– GO,PO
– GTD,UTD
– CT(复射线法),SBR (弹跳射线法)
• 低频方法
– 积分方程方法
• 矩量法(MoM)
• 多层快速多极子(MLFMM)
– 微分方程方法
• 有限元方法(FEM)
• 有限差分法(EDM)
– 混合方法
• 高频/低频混合方法
• 微分/积分混合方法
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方法评述
• 高频方法
– 基于射线理论,适合于大目标、光滑面目标
– 精度相对差
• 微分方程的优缺点:
– 优点
• 适用于高度非均匀介质
• 适用于具有复杂电小精细结构的导体和薄板
• 适用于时域问题, 需要考虑非线性介质材料的问题
– 可能的缺点:
• 电磁场存在于无限远处,理论上要求对整个无限传播空间
离散
• 可以用截断边界条件来处理,但是存在截断误差
• 目前处理开域问题的最好边界条件是理想匹配层(PML),
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