【摘 要】
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时域有限差分法(Finite-Difference Time-Domain,简称FDTD)是计算电磁学三大数值计算方法之一,由于其简单、直观、易于掌握等优点在计算电磁学领域中得到了广泛的应用和重视,
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时域有限差分法(Finite-Difference Time-Domain,简称FDTD)是计算电磁学三大数值计算方法之一,由于其简单、直观、易于掌握等优点在计算电磁学领域中得到了广泛的应用和重视,随着计算机技术的进步与发展,应用领域也越来越广。但是这种方法在进行空间网格离散化时,必须满足数值色散对空间离散间隔的要求,即网格的最大尺寸要小于波长的十分之一,所以网格不能分的很粗。当计算复杂目标电大尺寸的物体时,用FDTD方法划分出的大量的网格带来了计算时间过长与内存要求过大的难题,这限制了FDTD的发展。同时,FDTD具有天然的并行性,采用网络并行FDTD是解决问题的有效途径之一。本文首先简单介绍了FDTD方法的基本原理和并行FDTD的基本知识,之后详细描述了应用基于并行FDTD软件GEMS仿真天线的基本方法。提出了一种应用于Ku波段天线阵列的单元,并应用此单元,分别设计了工作与Ku波段的2×2微带天线阵列,4×2微带天线阵列和4×4微带阵列天线。通过仿真,给出了一些重要参数对天线单元以及阵列的影响,得到了4×4微带阵列天线的最佳尺寸;得出了天线阵元增加时,天线方向图和增益的变化趋势。最后加工并制作了工作于Ku波段的4×4微带天线阵列实物,并将仿真结果与实际测试结果进行了对比。
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