三维 近场－远场 变换 FDTD

资 源 简 介

三维 近场－远场 变换 FDTD

详 情 说 明

三维近场－远场变换在FDTD（时域有限差分）方法中的应用是电磁仿真领域的核心技术之一，尤其在天线设计和散射分析中具有重要意义。FDTD方法通过在时域离散求解麦克斯韦方程组，能够直接模拟电磁场在复杂媒质中的传播行为，但获取远场特性需借助近场－远场变换技术。

核心逻辑： 近场数据采集：FDTD仿真首先在目标物体周围生成时域近场数据（电场E和磁场H），通常需在六面体闭合面上采样； 等效原理转换：基于惠更斯原理，将近场等效为虚拟表面上的电流源（J）和磁流源（M）； 远场积分计算：通过矢量势积分（如Stratton-Chu公式）将等效源转换为远区辐射场，频域结果可通过傅里叶变换从时域数据导出。

关键优化点： 网格匹配：近场采样面需与FDTD网格对齐以避免插值误差； 时频转换：采用快速傅里叶变换（FFT）处理时域数据，需注意频域分辨率与仿真时长权衡； 方向性增强：通过多角度近场扫描或波束成形技术可提高远场方向图精度。

扩展应用：该技术可结合并行计算加速大规模仿真，或嵌入优化算法实现天线参数自动调谐。对于超材料等复杂结构，需注意近场相位信息的精确捕捉。