电大尺寸电磁结构的半解析仿真方法及其应用

本文主要探讨了在电磁场仿真领域中，针对电大尺寸结构如GTEM室和大型复杂物体如卫星天线的特殊挑战。首先，问题的关键在于电尺寸巨大，例如GTEM室的三维尺寸达到2.4m×7.3m×3.3m，要求在微波频段进行仿真，这导致了极高的网格需求。根据电磁场理论，一个波长通常需要至少4个网格点，但为了保证结果的准确性，通常采用每波长10个网格点的划分，甚至在特定区域进行加密。对于18GHz的高频仿真，所需的网格数量庞大，高达100亿，远超现有32位工作站的处理能力，这限制了直接计算的频率上限和精度。 为解决这个问题，文章提出了半解析外推法，这种方法通过结合解析和数值方法的优势，能在保证一定程度的精确性的同时，有效减少计算量。作者利用CST微波工作室®（CSTMWS）这款工具进行时域仿真，该工具在处理电大尺寸物体方面表现出色。有限积分法（FIT-FiniteIntegrationTechnique）在这里被详细阐述，它是处理这类复杂结构的有效算法。 GTEM室的仿真过程中，文章着重介绍了频域外推和距离外推策略，这些方法针对超级电大物体的处理提供了实用的解决方案。卫星天线布局部分则讨论了如何进行大型复杂物体的仿真、设计和优化，强调了磁对称面计算、天线阵列设计以及利用PBA技术（Proper Boundary Algorithm，适当的边界条件算法）的重要性。 文章还涵盖了收敛性分析，这是一种确保仿真结果稳定性的关键步骤，通过调整网格密度和最小网格大小，可以提高模拟的精度。最后，作者分享了仿真技巧和实践经验，这些都是在处理电大尺寸电磁结构时不可或缺的知识点。 本文深入研究了电大尺寸电磁结构仿真中的挑战，探讨了关键的算法选择和实施策略，尤其是CST微波工作室在其中的应用，以及如何通过半解析方法和优化技术提高仿真效率和精度。这对于从事类似研究的工程师和技术人员具有重要的参考价值。