理论教育 电磁模型及其应用于场强预测的FDTD法

电磁模型及其应用于场强预测的FDTD法

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:电磁方法的目的是直接解决一些离散的麦克斯韦方程组。电磁方法需要双方的几何形状和环境电磁参数的详细说明。COST 273中,只有FDTD法已被用于确定场强预测。在参考文献[Sch03]中,FDTD方法用来研究在医院中相邻房间的波传播,波频率范围从42.6~300MHz。对一个约4GB的RAM和约10m×5m×3m的计算区域,它可能的模拟频率高达500MHz。图4.9显示了不同类型的客房空间的垂直极化衰减。

电磁模型及其应用于场强预测的FDTD法

电磁方法的目的是直接解决一些离散的麦克斯韦方程组(见4.2节)。根据麦克斯韦方程的应用形式和区域离散,各种方法都可以被确定,如有限元法(Finite ElementMethod,FEM)、FDTD法、矩量法(Method of Moments,MoM)和其他方法。在无线电频率场强预测中电磁方法是不常用的,主要的原因是波长相对环境尺寸较小。事实上,由于空间离散必须是波长的一小部分,整个网格尺寸将是巨大的,因此内存占用和运算时间可能会变得无法忍受。此外输入数据库和输出预测整体水平的准确性往往不高,以至于不能采用复杂的数值方法。电磁方法需要双方的几何形状和环境电磁参数的详细说明。实际的(如反对有效)电磁参数必须为组成环境的每个单一结构所使用。

COST 273中,只有FDTD法已被用于确定场强预测。在参考文献[Schä03]中,FDTD方法用来研究在医院中相邻房间的波传播,波频率范围从42.6~300MHz。对于一个像医院这么复杂环境下传播的准确模拟,它的墙壁有金属层和比波长小的金属层间隙,建立在麦克斯韦方程解和组成每个房间每一层的详细描述都是不可缺少的。我们对不同频率和偏振下两个相邻房间的波传播的结果进行了比较与测量。上面的模拟频率受限于计算机的有限随机存储器(Random Access Memory,RAM)资源,因为要把计算区域分成长方体这样才能使得其比波长更小。对一个约4GB的RAM和约10m×5m×3m的计算区域,它可能的模拟频率高达500MHz。为了确定所谓的“空间衰减”,在房间内放置一个发射机,对相邻的房间路径损耗进行了数值模拟或测量。(www.daowen.com)

图4.9显示了不同类型的客房空间的垂直极化衰减。显然,模拟值与实测值有很好的一致性。此外,我们得到了不同偏振的房间衰减:结果表明,由于墙壁内的间隙方向,房间衰减和场模式在很大程度上取决于偏振。

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