论文部分内容阅读
传统的时域有限差分法(FDTD),即Yee格式,在时间空间导数离散上都采用二阶中心差分格式,格式精度较低,色散耗散误差较大。对电大问题作电磁波传播长期响应分析时,由于误差的积累,往往造成波形的严重失真,这是传统的FDTD方法的固有缺陷。
针对这些问题,本文采用时间辛算法与空间紧致格式相结合的方法,构造出时间、空间均达到四阶精度的FDTD格式。新格式理论上不产生耗散误差,相比其他一些典型高精度格式有更低的色散误差,和更好的稳定性。在具体格式分析过程中,讨论了紧致格式的色散误差及其各向异性特性;介绍了Hamilton系统及其辛性质、辛格式的主要构造方法;介绍了辛算法在Maxwell方程中的应用,和辛FDTD格式的构造,给出了辛紧致FDTD格式结合的行为分析:包括稳定性,色散分析,以及同一误差限制下的存储量与计算量估计。数值实例中证实了本文提出的辛紧致FDTD格式对长期响应分析的有效性。另外还将辛格式应用到电磁目标的散射计算中,得到了与解析解相吻合的结果。