時域有限差分中各向異性完全匹配層的實現方法

摘要：本文討論了如何在給定邊界層數的條件下，通過調整各介質層吸收層的介質參數來實現入射波的最佳吸收，并利用自適應遺傳算法對算法中的邊界參數進行優化。

關鍵詞：時域有限差分算法；各向異性；完全匹配層

中圖分類號：O441文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)20-30234-03

The Implementation Methods of PML in the Finite Difference Time Domain

SUN Yun-he， LI Jian-xiong

(Tianjin Industry University， Information and Communication Engineering Institute， Tianjin 300160， China)

Abstract: This article discusses how a given number of boundary conditions， by adjusting the dielectric layer absorption of the medium parameters to achieve the best incident wave absorption and use of adaptive algorithms in the genetic algorithm to optimize the parameters of the border.

Key words: FDTD method; anisotropy; PML

1 引言

時域有限差分算法(FDTD)是一種近年來應用最廣泛、發展最迅速的電磁場仿真算法，用該算法計算電磁場散射問題時需要設置吸收邊界條件來模擬無限空間中的電波傳播。時域有限差分(FDTD)方法已逐漸成為解決電磁散射和電磁波傳輸等問題的有力工具。研究FDTD方法的核心問題是尋求一種理想的吸收邊界，使截斷面反射最小。

各向異性介質在微波元件、微帶電路中得到廣泛的應用，特別是隨著微波與毫米波集成技術的發展，集成電路由混合集成發展為單片集成，各向異性的介質基片得到越來越廣泛的應用。若在電路特性參數的分析中，忽略介質基片的各向異性而作為各向同性介質處理，隨著頻率的升高，將產生較大的誤差。因此，分析各向異性介質問題的數值方法得到人們的重視。完全匹配層PML吸收邊界是目前最常用、邊界處理比較方便且吸收效果比較理想的一種吸收邊界條件。與傳統的Mur二階近似吸收邊界條件相比，PML吸收邊界條件可提高精度40dB左右。完全匹配層參數的設置合適與否直接影響電磁場模擬仿真的精度，為了提高介質層吸收效果，一般采用增加吸收層的物理厚度。……