北京交通大学Beijing Jiaotong University电磁扰源的数值仿真分析
电磁骚扰源的数值仿真分析
北京交通大学Beijing Jiaotong University电磁骚扰：任何可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。是客观存在的种物理现象。无线通信常见骚扰源雷电NEMP脉冲电路ESD直流电机、变频调速器感性负载通断
电磁骚扰：任何可能引起装置、设备或系统性能降低或对有 生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。是客观存在的 一种物理现象。 雷电 常见骚扰源 NEMP 脉冲电路 ESD 无线通信 感性负载通断 直流电机、变频调速器
壮京交通大学电磁场数值计算方法的产生及发展Beijing Jiaotong University数值计算方法的产生解析法：使用数学方法对麦克斯韦方程组进行严格求解渐进法：根据求解问题的解的范围做出合理的近似假设，从而简化模型进行求解。包括部分解析法和部分数值法数值法：直接将待求解的数学方程进行离散化处理。将连续问题转换为离散问题。数值计算方法的发展能否解决问题口如何更快更好的解决问题提高计算能力的手段：1.计算机技术的进步，包括内存增大、计算速度提高2.快速算法及混合算法的发展
电磁场数值计算方法的产生及发展 数值计算方法的产生 数值计算方法的发展 • 解析法：使用数学方法对麦克斯韦方程组进行严格求解 • 渐进法：根据求解问题的解的范围做出合理的近似假设，从而简化模型进行 求解。包括部分解析法和部分数值法 • 数值法 : 直接将待求解的数学方程进行离散化处理。将连续问题转换为离散问题。 能否解决问题 如何更快更好的解决问题 提高计算能力的手段： 1. 计算机技术的进步，包括内存增大、计算速度提高 2. 快速算法及混合算法的发展
解析法电磁场计算方法北京交通大学1Beijing Jiaotong University主要方法一分离变量法，级数展开法，格林函数法，保角变换法积分变换法优点一精确一解中包含对各参量的依赖关系，容易发现规律性缺点一只能解决个别情况，实际应用中较难应用
电磁场计算方法——解析法 – 分离变量法，级数展开法，格林函数法，保角变换法， 积分变换法 – 精确 – 解中包含对各参量的依赖关系，容易发现规律性 – 只能解决个别情况，实际应用中较难应用 主要方法 优 点 缺 点
解析法北京交通大学电磁场计算方法一角Beijing Jiaotong University·实际应用问题：一需要已知天线表面的电流分布一运算困难
电磁场计算方法——解析法 • 实际应用问题： – 需要已知天线表面的电流分布 – 运算困难
电磁场计算方法一一渐进法北京交通大学Beijing Jiaotong University主要方法电小静态场近似低频区等效电路近似电尺寸几何光学法几何绕射光学一般几何绕射高频区光学近似致渐进理论行射的物理理论行射谱理论电大优点一计算速度快、存储量小、适合电大尺寸目标缺点一求解复杂系统电磁场问题时误差较大，准确度低
电磁场计算方法——渐进法 – 计算速度快、存储量小、适合电大尺寸目标 – 求解复杂系统电磁场问题时误差较大，准确度低 主要方法 优 点 缺 点
数值法电磁场计算方法北京交通大学Beijing Jiaotong University数值法：把数学方程离散化，把连续的场分布转换为计算离散点的场值或表达式的方法电磁场数值计算方法时域频域时域积时域有时域有低频高频分方程限差分限元法法法(FETD)物理光学几何光学(IETD)(FDTD)偏微分方程积分方程法(GO)(PO)(IE)(PDE)几何绕射理论物理绕射理论(GTD)(PTD)有限差分法有限元法矩量法(FEM )（MOM)(FDM)致性PDT致性GTD(UTD)(UAT)共轭梯度FFT（多层）快速多极子法(CGFFT)(FMM/MLFMA）图形电磁计算射线追踪法电流步进法(GRECO)(SBR )(CMT )混合法
数值法：把数学方程离散化，把连续的场分布转换为计算离散点的场值 或表达式的方法 电磁场计算方法——数值法
电磁场数值计算方法-参考用书北京交通大学Beijing Jiaotong University新科技环丛Namerical Techniques in Electromagnetics with MATLABTHIRD EDITIONClhird Edition)Numerical Techniques inELECTROMAGNETICSMATLAB模拟的电磁学withMATLAB数值技术（第3版）【第】MattewN.O.Sadku编志译MATTHEW N.O.SADIKU中会管计设业国作总计开限程中证口站武会康名医社民电务科社集身社理高代合标用路药社局净电码用家销高相入者CRC,CRCPlEss#隆A服社业NEACsal-sihimecsen-h中文版英文版
电磁场数值计算方法-参考用书 中文版 英文版
电磁场仿真北京交通大学Beijing Jiaotong University对物理对象和环境建模通过Maxwell方程组将实际问题转化为微分方程、积分方程采用数值法高效、近似地求解电磁场特性的方法应用一天线性能，电磁兼容，雷达散射截面，电波传播优点一解决复杂工程问题一高精度、高效率
电磁场仿真 – 天线性能，电磁兼容，雷达散射截面，电波传播 – 解决复杂工程问题 – 高精度、高效率 • 对物理对象和环境建模 • 通过Maxwell方程组将实际问题转化为微分方程、积分方程 • 采用 数值法 高效、近似地求解电磁场特性的方法 优 点 应 用
电磁仿真的应用北京交通大学Beijing Jiaotong University芯片及封装分析高速电路分析芯片及封装设计2%5%3%其他5%高速数字电路设计25%三维高频电磁场分析30%口高速电路分析■高速数字电路设计■高频电路设计口模拟电路设计■线缆网络布线设计■线缆网络分析■三维高频电磁场分析口其他■芯片及封装设计口芯片及封装分析线缆网络分析高频电路设计2%20%线缆网络布线设计模拟电路设计3%5%
电磁仿真的应用