关于你使用的仿真软件算法，你知道多少？

樱桃海弥

$ z- u. G' T; ~5 \' D% a& E( t

关于你使用的仿真软件算法，你知道多少？

作为某国家重点实验室的计算电磁学方向的毕业生，一定要好好的答这道题。先要敬仰前辈。
+ C0 y4 e, h4 S

7 X  a, @& X) J- _; n

2 z' ?/ b% M. e  l3 |& L& |, Z

计算电磁学从大的方向可以分为两大类：全波仿真算法，高频算法。

全波仿真是一种精确算法，但是非常消耗计算资源。一种简单的估算方法是：通常我们对物体要进行剖分，剖分至少要达到0.1个波长。那么也就是说，如果这个物体的电尺寸为10个波长，则有100*100*100=一百万个网格。每一个网格你还要存储大量的电磁参数，一般都是单精度浮点型。所以很容易就需要上百兆的内存。如果电尺寸有20个波长，那就需要上G的内存。如果物体的几何特征比较不正常，有很多的细微结构，则需要更密集的剖分，这样很容易就超过了普通计算机的计算能力。例如，1GHZ的波长是0.3米，GSM的频率大概位置，这样也就能对一两米的物体进行仿真。如果是3G通信，频率大概是2GHz,我们也就只能计算不超过一米的物体，而且不能有奇形怪状的结构。

高频算法就是为了解决这一问题而生的。对于军用系统，我们需要对飞机，舰船的电磁性能进行分析，按照前面的讨论，全波仿真显然不行。这样高频算法采用了很多近似，例如物理光学，几何射线法等等，进行近似计算。在这个领域，目前还没有开放的商用软件。

FDTD（时域有限差分）FEM（有限元）MOM（矩量法）FIT（有限体积分）都是属于全波仿真算法。其中，FDTD，FIT属于时域算法，代表软件CST，FEM，MOM属于频域算法，代表软件HFSS，Feko。 时域算法适合宽带信号分析，以为只要仿真一个脉冲输入，就可以得到很宽的带宽信息。而频域算法一次只能计算一个频点，适合窄带信号。

FEM与FDTD相比，主要是剖分精确。因为FEM是三角网格，而FDTD是四边形 。

( W: y: Q7 Y8 U( P; B
+ A( \  B* ^$ Z9 k7 v

以上两图很明显的说明了不同网格对物体的近似程度。第一个是FDTD，第二个是FEM。哪个计算结果准确，不用我讲了吧。

# T3 u0 F+ u6 K- l
7 p: e; F: s; @; e( B5 ]- O* m

0 a3 h9 ]) {& L. c/ G5 H

现在说说FDTD和FIT有啥区别。
FDT2000D直接对微分方程离散，大家都知道，对于每一个网格，我们认为是均匀的。

& v4 ]. k' L& p2 ^  W' D
. U- V. }( I2 i, n

FIT是对积分方程离散，他是沿着积分曲线，取了好多电磁参数，适合处理分非均匀的介质，和交界面，相比FDTD更加精确，这也是CST的计算方法。
5 }( w" c# Z3 ]4 m0 z. J

* W- S, F( V9 X: f7 L

1 V4 F# L% s, h' V4 R

2 J7 H6 A9 i' d
/ q# x6 Z9 p0 a) |
' u1 L1 k$ K$ v. F* z4 ?

fangjunjie

请教一下：FDTD和FEM看上去只是网格划分方式不一样（一个是六面体。一个是四面体），那为什么FEM不能用于时域仿真？你说的“FIT是对积分方程离散”是什么意思，不怎么懂？谢谢！

siriusran

謝謝分享

1005196332

学习学习