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Padé近似下模拟一般色散媒质的FDTD改进方案
  • ISSN号:1001-0548
  • 期刊名称:《电子科技大学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O441.4[理学—电磁学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]阜阳师范学院物理与电子工程学院,安徽阜阳236037
  • 相关基金:国家自然科学基金(51271059);安徽省教育厅自然科学研究重点项目(KJ2014A193);安徽省科技计划(12010302080,1501031114)
作者: 刘广东[1]
中文摘要:

为了方便模拟不同媒质的色散特性,提出了一种时域有限差分(FDTD)改进方案,适用于统一处理几类各向同性、线性、有磁电色散媒质的电波传播问题:媒质类型可以是Havriliak-Negami(H-N)媒质、Davidson-Cole(D-C)媒质、Cole-Cole(C-C)媒质、Debye媒质、常规(非色散)媒质或其任意组合;媒质属性可以是单极或多极的、有电耗的或无电耗的。该方案利用帕德(Padé)近似法,导出了一组整数阶的辅助微分方程(ADEs),既克服了其中分数阶导数的主要困难,又展现了通用性好、复杂度低的优势。通过对一维及三维算例解析、数值结果之间的对比,初步证实了改进方案的可行性和有效性。

英文摘要:

A modified finite-difference time-domain (FDTD) scheme is developed to simulate wave propagation in different electrically dispersive media with isotropic, linear and magnetic properties. The presented scheme is applicable to several types of general frequency-dependent media such as Havriliak-Negami (H-N), Davidson-Cole (D-C), Cole-Cole (C-C), Debye dispersive media or nondispersive media, which are lossless or lossy, with single pole or multiple relaxation times. The main difficulty in this scheme is the appearance of fractional derivatives. Based on the Pade approximant method, a set of auxiliary differential equations (ADEs) of integer order are derived. Thus, this difficulty is circumvented, and its advantage in universality and complexity is also exhibited. The feasibility and validity of the presented scheme are preliminarily demonstrated by the comparisons between analytic and numerical results from several one-dimensional (1-D) and three-dimensional (3-D) examples.

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期刊信息
  • 《电子科技大学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:国家教育部
  • 主办单位:电子科技大学
  • 主编:周小佳
  • 地址:成都市成华区建设北路二段四号
  • 邮编:610054
  • 邮箱:xuebao@uestc.edu.cn
  • 电话:028-83202308
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-0548
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1207/T
  • 邮发代号:62-34
  • 获奖情况:
  • 全国优秀科技期刊,第二届全国优秀科技期刊二等奖,两次获国家新闻出版署、国家教委“全国高校自然科...,中国期刊方阵双百期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:12314