FDTD结合变分法计算线天线间耦合度
天线耦合度
天线耦合度天线耦合度是指天线与其周围环境之间的电磁能量传输效率。
天线耦合度高意味着更多的能量从发射天线传输到接收天线，而天线耦合度低则意味着能量损失较大。
天线耦合度是衡量天线性能的重要指标，对于无线通信系统的设计和优化至关重要。
天线耦合度的影响因素有很多，包括天线间距、天线方向、天线类型等。
首先是天线间距，天线之间的距离越近，耦合度就越高。
这是因为近距离的天线之间会存在电磁场的相互作用，导致能量传递更加有效。
因此，在无线通信系统的布局中，我们应该合理安排天线的位置，使天线之间的距离适中，以达到较高的耦合度。
其次是天线方向。
天线的方向性也会影响其耦合度。
如果天线的方向性较强，即主瓣较集中，那么天线之间的耦合度也会较高。
相反，如果天线的方向性较弱，即主瓣较宽，那么耦合度也会较低。
因此，在天线设计中，需要根据实际需求来选择天线的方向性，以获得较高的耦合度。
天线的类型也会对耦合度产生影响。
不同类型的天线具有不同的辐射特性和辐射功率分布。
例如，定向天线具有较高的方向性，可以将辐射能量集中在特定方向上，从而提高耦合度。
而全向天线则能够将能量均匀地辐射到周围空间，耦合度较低。
因此，在具体的应用场景中，需要根据通信要求选择合适的天线类型，以实现较高的耦合度。
天线耦合度的高低直接影响到无线通信系统的性能和可靠性。
高耦合度可以提高信号的传输效率和接收质量，减少信号损耗和干扰。
而低耦合度则会导致信号衰减和传输质量下降。
因此，在无线通信系统的设计中，需要充分考虑天线耦合度，通过调整天线布局、方向和类型等参数，以达到最佳的通信效果。
天线耦合度是衡量天线性能的重要指标，对无线通信系统的设计和优化至关重要。
通过合理安排天线的位置、选择合适的天线方向和类型，可以提高天线之间的耦合度，从而提高通信效率和可靠性。
在实际应用中，我们应该根据具体需求来优化天线布局，以实现最佳的通信性能。
天线耦合度
天线耦合度天线耦合度是指天线之间的相互影响程度，即天线之间的耦合强度。
在无线通信系统中，天线之间的耦合度直接影响着系统的性能和可靠性。
本文将从天线耦合度的定义、影响因素、评估方法以及减小耦合度的措施等方面进行探讨。
一、天线耦合度的定义天线耦合度是指当一个天线工作时，其辐射功率被其他天线接收到的程度。
天线耦合度分为正耦合和负耦合两种情况。
正耦合表示一个天线的辐射功率被其他天线接收到，而负耦合则表示其他天线的辐射功率被该天线接收到。
1. 天线的位置和方向：天线之间的距离和角度会直接影响耦合度。
距离越近，角度越接近，耦合度越大。
2. 天线的类型和结构：不同类型和结构的天线具有不同的辐射和接收特性，因此耦合度也会有所不同。
3. 天线的工作频率：天线在不同频段的工作时，辐射和接收特性也有所差异，从而影响耦合度。
4. 天线的功率：天线的辐射功率越大，其耦合度也会相应增加。
三、评估天线耦合度的方法评估天线耦合度的常用方法包括实测法和仿真法。
1. 实测法：通过在实际环境中布置天线，利用专业仪器测量天线之间的信号强度和干扰情况，从而评估耦合度。
2. 仿真法：利用计算机模拟软件，建立天线之间的数学模型，通过数值计算得出天线之间的耦合度。
四、减小天线耦合度的措施为了减小天线之间的耦合度，可以采取以下措施：1. 调整天线的位置和方向：合理布置天线，使其距离和角度尽量远离，以减少耦合度。
2. 使用屏蔽材料：在天线周围使用屏蔽材料，如金属板、金属网等，可以降低天线之间的相互干扰。
3. 设计天线的频率选择性：通过设计具有频率选择性的天线，可以在一定程度上减小耦合度。
4. 使用天线阵列：天线阵列中的元素之间可以通过调整相位和幅度来减小耦合度，提高系统的性能。
总结：天线耦合度是无线通信系统中一个重要的性能指标，直接影响着系统的性能和可靠性。
通过合理布置天线、使用屏蔽材料、设计频率选择性天线以及使用天线阵列等措施，可以有效减小天线之间的耦合度，提高系统的性能。
fdtd计算耦合系数
fdtd计算耦合系数一、简介FDTD（时域有限时方法）是一种广泛应用于电磁场和热传导等问题的数值计算方法。
耦合系数是描述两个或多个系统之间相互作用的重要参数，在许多工程和科学领域都有应用。
本章节将介绍如何使用FDTD方法计算耦合系数。
二、问题描述给定一组电磁场数据，我们需要通过FDTD方法计算两个系统之间的耦合系数。
假设系统A和系统B分别产生电磁场E和H，耦合系数描述了系统A的电磁场如何影响系统B，以及系统B的电磁场如何影响系统A。
三、算法步骤1.初始化：设置FDTD计算区域，定义系统A和系统B的初始场分布。
2.迭代计算：使用FDTD算法对每个系统进行迭代计算，直到达到预设的收敛条件。
3.耦合系数计算：通过分析系统A和系统B的电磁场数据，计算耦合系数。
通常，耦合系数可以通过测量两个系统中电磁场的相互作用强度和相位差来获得。
四、代码实现以下是一个简单的FDTD计算耦合系数的Python代码示例：```pythonimportnumpyasnpimportfdtd#定义计算区域和网格参数grid=fdtd.Grid(nx=100,ny=100,nz=100)#定义系统A和系统B的初始场分布E_a=np.zeros((grid.Nx,grid.Ny,))H_a=np.zeros((grid.Nx,grid.Ny,))E_b=np.zeros((grid.Nx,grid.Ny,))H_b=np.zeros((grid.Nx,grid.Ny,))#进行FDTD计算fdtd.solve(grid,E_a,H_a,E_b,H_b)k=np.sqrt(E_a**2+H_a**2)/(E_b**2+H_b**2)c=np.sqrt(E_a**2+H_a**2)/(E_b**2-H_b**2)```五、注意事项1.FDTD算法的收敛性依赖于网格参数和初始条件的选取，需要进行适当的参数调整和实验验证。
2.耦合系数的计算结果可能受到计算区域大小、电磁场数值稳定性和测量误差等因素的影响，需要进行适当的误差分析和验证。
FDTD在天线计算中的应用及一种新型天线阵列的设计
Ｔｈｅ ｎｅｗ ｂａｌｕｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ａ ｎｅｗ ｍｉｃｒｏ··ｓｔｒｉｐ ｑｕａｓｉ－－ｙａｇｉ ａｎｔｅｎｎａ
的ｍ １６ＧＨｚ ｔｏ ２４ＧＨｚ，ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｉｓ ３７％，ａｂｓｏｌｕｔｅ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｉｓ ７ＧＨｚ． Ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ｇａｉｎ ｉｓ ５ｄＢ。Ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ａｒｒａｙ ｉｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｂａｌｕｎ ａｎｔｅｎｎａ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｔ－ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｐｏｗｅｒ ｄｉｖｉｄｅｒ ｆｏｒ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ｇａｉｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ｇａｉｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｏ ９ｄＢ． Ｓｏ，ｔｈｅ ｎｅｗ ａｎｔｅｎｎａ ｈａｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｉｎｃｌｕｄｅ ｙａｇｉ ａｎｔｅｎｎａ ａｎｄ ｍｉｃｒｏ－ｓｔｒｉｐ ａｎｔｅｎｎａ，
下限频率，通常所说的频率无关天线，是指龙力：≥ｌｏ的超宽带天线。
２、旋转对称结构的宽带振子天线 圆柱形偶极或单极天线，通过加粗阵子直径，可以展宽阻抗带宽。但由于圆 柱天线的特性阻抗沿其轴南是变化的，墨此当电流波由馈电点沿振子轴向传播时， 就会因特性阻抗的改变丽引起反射，因而阻抗带宽的改变也是有限度的。 ３、宽带行波天线 凡电流或电压分布可用一个或多个沿同一方向传播的行波来表示的天线都可
近场光学计算及其快速算法
近场光学计算及其快速算法近场光学计算是一种利用非传统的计算方法，对能够产生或传递光的物理体进行研究的技术。
它涉及在光学问题中运用电磁学原理，以理解光的传播、干涉、散射和吸收等现象。
随着近年来计算机能力的提高和算法的发展，近场光学计算已经成为光学领域中的一个重要研究方向。
近场光学计算可以用于各种应用领域，包括微观结构表征、纳米光学器件设计、生物医学成像和等离子体光学等。
由于光波的传播特性受到折射、散射和干涉等影响，因此需要进行复杂的计算来描述光波在物体表面或物体之间的传播。
在以往，近场光学计算通常采用传统的时间域积分法（TDFD）和频域积分法（FDFD）等方法进行模拟。
然而，这些方法存在着计算量大、计算时间长等缺点。
为了解决这些问题，近年来研究人员提出了一系列快速算法，如格林函数快速多极子法（GFMM）、快速多极子法（FMM）、快速有限差分法（FDTD）和快速傅里叶变换法（FFT）等。
GFMM是一种基于格林函数的快速算法，它通过将物体分解为多个小单元，利用格林函数的快速计算方法来减少计算量。
这种方法在纳米尺度的光学计算中得到了广泛的应用。
FMM是一种将多极子展开和快速逆傅里叶变换相结合的算法，能够快速计算复杂的散射问题。
FDTD是一种基于有限差分法的算法，通过离散化计算区域和时间步长，可以高效地模拟光波的传播。
FFT是一种将时间域转换为频域的算法，适用于周期性结构或在频域上具有周期性的光学问题。
除了这些快速算法，近年来还出现了其他一些方法用于近场光学计算，如投影分解法、变分法和深度学习等。
这些方法通过引入新的数学模型和计算思想，为近场光学计算提供了更多的选择和可能性。
总的来说，近场光学计算是光学领域中一个重要的研究领域，它通过利用电磁学原理和计算方法来研究光的传播和相互作用。
随着计算机和算法的不断进步，近场光学计算的速度和精度都得到了提高。
未来，随着新的算法和方法的出现，近场光学计算将会有更广泛的应用和发展。
阵列天线单元间耦合的分析计算及补偿
第一章绪论
行了分析和校正。首先用谱分析法推导了最佳权矢量及信号干扰噪声比的表达式，仿 真计算了互耦对自适应天线阵列的信号干扰噪声比的影响，给出了一种校正互耦的方 法，数值模拟了校正的效果。其次，用直接数据域方法，先建立电场积分方程，用矩 量法求解这一方程，在每一个阵子上选用多个基函数，使得计算更精确，更有利于考 虑互耦的影响，给出了选择此种基函数时阵元端口处测量电压的表达式和理想情况下 即不考虑互耦时均匀直线阵的恢复期望信号的表达式，通过比较不考虑互耦和考虑互 耦两种情况时恢复期望信号随干扰的变化情况，说明了互耦对系统性能的影响。最后 给出了校正耦合的直接数据域方法，阐述了校正原理，给出了计算公式，并通过实例 与用开路电压校正的效果相比较，显示了本方法的优越性。
用矩量法计算了同轴馈电的矩形微带贴片阵列的电流分布，在求解广义阻抗矩阵 时，给出了一种解析方法与数值方法相结合的方法。分析了计算耦舍矩阵的不同方法 和各自适用的条件，用其中的～种算法算出的耦合矩阵，只与天线阵列的物理特性有 关，不随阵列扫描角的变化而变化。给出了一种补偿互耦的方法。这种计算和补偿互 耦的方法不限于微带阵列，它可以应用到任意类型任意排列的小型天线阵中。
ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｌ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｂｙ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆｍｏｍｅｎｔ，ｐｒｏｐｏｓｅ ａ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｒｅｓｏｌｖｉｎｇ ｔｈｅ ＭｏＭ
ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｍａｔｒｉｘ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ａ ｃｏｍｂｉｎｅ ｏｆ ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ． Ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｒｅｓｏｌｖｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｍａｔｒｉｘ ａｎｄ ｇｉｖｅ ｏｕｔ ａｌｌ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｊｕｓｔ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｔｏ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｎｏｔ ｃｈａｎｇｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＳＣａｎ ａｎｇｌｅ．Ｐｒｏｐｏｓｅ ａ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｍｕｔｕａｌ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔ ｔｏ ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ａｒｒａｙｓ ａｎｄ Ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ａｎｙ ｓｍａｌｌ ａｎｔｅｎｎａ ａｒｒａｙｓ ｏｆ ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｔｙｐｅ ａｎｄ ａｒｒａｎｇｅ．
应用FDTD方法解决电磁辐射问题
应用FDTD 方法解决电磁辐射问题自电磁场基本方程以来，电磁场理论和应用的发展已经有一百多年的历史。
目前，电磁波的研究已深入到各个领域，应用十分广泛，例如无线电波传波，光纤通信和移动通信，雷达技术，微波，天线，电磁成像，地下电磁探测，电磁兼容等等。
在各类复杂系统中的电磁问题，主要依靠各种电磁场数值计算方法加以解决。
随着电子计算机处理能力和存储容量的巨大发展，更促进了这些计算方法在实际问题中的应用。
目前在电磁场领域应用的数值算法也是种类繁多，各有其优缺点，常用的电磁场计算方法大致有：FDTD Finite difference time domain （时域有限差分法）TLM Transmission line method （传输线法）FEM Finite element method （有限元法）BEM Boundary element method （边界元法）MoM Method of moments （矩量法）其中时域有限差分法(FDTD)理论经过30多年的发展和完善，已经成为时域电磁场数值计算的主要方法之一，并广泛应用各类实际工程电磁场中。
一、 FDTD 法简介时域有限差分法以差分原理为基础，直接从概括电磁场普遍规律的麦克斯韦旋度方程出发，将其转换为差分方程组，在一定体积内和一段时间上对连续电磁场的数据采样。
因此，它是以电磁场问题的最原始、最本质、最完备的数值模拟。
以它为基础制作的计算程序，对广泛的电磁场问题具有通用性，因此得到了广泛的应用。
1. Yee 差分算法基本原理考虑空间一个无源区域，其煤质参数不随时间变化且各向同性，由Maxwell 方程组中的两个旋度方程在直角坐标系中可导出六个耦合公式：1(1.1)1(1.2)H E H t E H E t ρμμσεε∂=-∇⨯-∂∂=∇⨯-∂ ⇒ 1()(1.3)1()(1.4)1()(1.5)1()(1.6)1()(1.7)1()(1.8)y x z x y x z y y x z z y x z x y x z y y x z z E H E H t z y H E E H t x z E E H H t y x H E H E t y z E H H E t z x H H E E t x y ρμρμρμσεσεσε∂⎧∂∂=--⎪∂∂∂⎪⎪∂∂∂=--⎪∂∂∂⎪⎪∂∂∂⎪=--∂∂∂⎪⎨∂∂∂⎪=--⎪∂∂∂⎪∂∂⎪∂=--⎪∂∂∂⎪∂∂∂⎪=--⎪∂∂∂⎩其中ε为介电常数（F/m ）；μ为磁导率（H/m ）；σ为电导率（S/m ）；ρ为磁阻率（/m Ω）。
天线耦合公式
天线耦合公式一、引言天线耦合公式是无线通信领域中用于描述两个天线之间能量传递关系的数学工具。
了解天线耦合公式对于优化天线布局、提高通信质量和降低电磁干扰具有重要意义。
本篇文章将对天线耦合公式的概念、种类、影响因素和具体应用进行详细阐述。
二、天线耦合公式的种类1.近场耦合与远场耦合根据天线之间的距离，天线耦合可分为近场耦合和远场耦合。
近场耦合主要发生在天线附近的区域，由于电磁波的波动性，近场耦合会产生明显的方向性和相位变化。
远场耦合则发生在远离天线的区域，此时电磁波表现为辐射场，耦合强度与天线之间的距离的平方成反比。
2.电场耦合与磁场耦合根据电磁波的特性，天线耦合可分为电场耦合和磁场耦合。
电场耦合主要通过电场分量实现能量传递，通常在较近的距离内有效。
磁场耦合则是通过磁场分量传递能量，主要在较远的距离上起作用。
三、天线耦合公式的数学表达与影响因素1.耦合度的数学表达耦合度是描述两个天线之间能量传递效率的量度，其数学表达式通常基于电场或磁场积分方程。
具体公式因天线的类型、工作频率、相对位置等因素而异。
2.影响因素影响天线耦合度的因素包括天线间距、天线极化方式、天线增益、工作频率以及环境因素等。
这些因素的综合作用决定了天线之间的能量传递效果。
四、具体应用1.天线布局优化通过对天线耦合公式的理解和运用，可以优化天线布局，提高通信质量。
例如，在无线通信系统中，合理配置发射机和接收机的天线位置，可降低信号衰减，提高信号接收质量。
2.电磁兼容性分析天线耦合公式在电磁兼容性分析中发挥着重要作用。
通过分析不同设备天线之间的耦合程度，可以预测潜在的电磁干扰问题，为设备优化和系统设计提供指导。
3.无线资源管理在无线通信网络中，天线耦合公式的应用有助于无线资源的管理和调度。
通过对天线耦合度的测量和评估，可以合理分配频率资源和功率控制，提高网络性能和用户满意度。
五、结论综上所述，天线耦合公式在无线通信领域具有广泛的应用价值。
FDTD结合变分法计算线天线间耦合度
第28卷第2期电子与信息学报V ol.28No.2 2006年2月 Journal of Electronics & Information Technology Feb. 2006FDTD结合变分法计算线天线间耦合度张玉朱培芸梁昌洪(西安电子科技大学天线与微波技术国家重点实验室 西安 710071)摘要线天线的自阻抗、互阻抗及耦合度是工程应用中迫切需要但又很难计算准确的。
该文将时域有限差分法和变分原理相结合，求解了线天线之间的互阻抗，从而得到了耦合系数。
其结果与FEKO，NEC仿真均吻合良好，表明该文方法可以获得比传统FDTD计算方法更加准确的计算结果。
关键词FDTD，变分原理，互耦中图分类号：TN82, TM154 文献标识码：A 文章编号：1009-5896(2006)02-0372-04Calculation of Mutual Coupling between Wire Antennasby Applying Variational Principles in FDTDZhang Yu Zhu Pei-yun Liang Chang-hong(National Key Lab of Antennas and Microwave Technology, Xidian Univ., Xi’an 710071, China)Abstract Self impedance,mutual impedance and coupling of antennas are crying out for engineering application，but they can not be easily accurately calculated.The scheme that combines variational principles and the FDTD is presented in this paper to calculate the mutual impedance of wire antennas and the coupling coefficients. Numerical results obtained here have a good agreement with that from FEKO and NEC, which validate the accuracy and efficiency of this method.Key words FDTD, Variational principle, Mutual coupling1 引言天线之间的互耦分析由于其重要的工程意义，一直以来受到国内外研究者的广泛重视。
线天线输入阻抗的变分原理结合FDTD求解
线天线输入阻抗的变分原理结合FDTD求解
杨娟;张玉;梁昌洪
【期刊名称】《电波科学学报》
【年(卷),期】2003(018)001
【摘要】将变分原理与时域有限差分(FDTD)法相结合,求解了对称振子的输入阻抗,克服了直接用FDTD的V/I定义式求天线输入阻抗的不准确性.文中方法避免求解表面散射场时的数值微分,减少了计算误差,获得了较好的结果.
【总页数】5页(P48-52)
【作者】杨娟;张玉;梁昌洪
【作者单位】西安电子科技大学电子工程学院,陕西,西安,710071;西安电子科技大学电子工程学院,陕西,西安,710071;西安电子科技大学电子工程学院,陕西,西
安,710071
【正文语种】中文
【中图分类】TN821
【相关文献】
1.有耗介质半空间上线天线的输入阻抗 [J], 李江;傅君眉
2.利用FDTD方法比较手提电话天线的方向图,输入阻抗及人头部的？… [J], 李乐伟;焦培南
3.FDTD结合变分法计算线天线间耦合度 [J], 张玉;朱培芸;梁昌洪
4.利用一种修正FDTD计算带状倾斜间隙的输入阻抗 [J], 朱章虎;卢万铮;袁小刚
5.立方体对线天线输入阻抗的影响 [J], 李增瑞;居继龙
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。