基于二维tlm方法的tm波传播的传输线分析.doc

基于二维TLM方法的TM波传播的传输线分析
Naik
Dept. of ECE, UCE
Osmania University
Hyderabad, India Hyderabad, India
@
Chandra Sekhar Paidimarry
Dept. of ECE, UCE
Osmania University
sekharpaidimarry@
摘要:通常,用FDTD和TLM时域方法求解电磁场方程。TLM是用于分析波传播的数值模拟技术,它被广泛用于基于惠更斯原理的电磁波传播。TLM的实现分为两步:入射(以备下一时刻的输出电压)和散射。本文提出在2D分流节点传输线使用均匀和非均匀介质中的TLM方法TL参数来分析波的传播。波从一个馈电点节点传播
与入射光的电压和散射在三维空间中。在三维空间中,电磁波,入射电压和散射电压,从一个馈点传播。横波传波,则对应的入射信号的输出信号是平面波Ez,Hx,Hy。
关键词:传输线矩阵(TLM);时域有限差分(FDTD);时域微分方程(TD-DE);基尔霍夫电流定律(KCL);二维(2D);横向磁(TMY);横电(TE);电磁(EM);传输线(TL);时域(TD);频域(FD);
978-1-4799-6052-1/14/$ ?2014 IEEE

有TD和FD等许多不同的数值方法用于解决电磁场方程。已经提出了许多针对麦克斯韦方程组的数值解法,仍有许多新的方案带来了新的方法。FDTD和TLM方法就是时域方法的例子。约翰于1974年将传输线矩阵(TLM)方法作为一种二维的方法[1]提出。TLM是一个迭代的TD-TE的方法,非常适合于EM分析解决电磁工程学的各种问题。基于模拟介质的准确性和复杂性,可以使用一维,二维或三维TLM建模。二维TLM建模与FDTD方法是最普遍的方法,因为它可以模拟大多数问题,且比起三维TLM更加有效。
TLM技术已被视为有效的场计算的动态和灵活的方法。TLM方法是基于波传播的惠更斯- 菲涅耳原理,它认为波是各向同性的,球形的,二次源,且其能量在各个方向上均等分布。波的传输是基于从KCL推断的传播方程和麦克斯韦方程之间的类比建立的。从KCL推断的传播方程将网络的节点的分支中的电压和电流联系起来,麦克斯韦方程组则是将电场和磁场的分量联系起来。TLM方法求解TL矩形网格。线交叉形成结,从而阻抗不连续。
基本的TLM包括两个基本步骤:
i. 通过等效网络替代场的问题,并得到场和网络的数量之间的相似性。 ii. 用迭代法解决等效网络。
TLM法是离散的过程,是其场在空间和时间上的离散化。计算域是以节点相互连接的网状传输线。如果在中心节点处以1V的电压脉冲入射,根据传输线理论,部分脉冲被反射和传输。所发射的脉冲变成为下一个相
邻节点的源脉冲,并再次被反射和传输,直到边界。主要步骤是脉冲的入射和到下一节点的脉冲的散射。脉冲的传播,以及被分散在网状传输线的脉冲都具有速度(v),长度(L),时间(t)。

TLM是基于波传播惠更斯原理的迭代方法[2]。TLM使用空间和时间离散分量?x,?y,时间间隔为?t。图1表