[发明专利]一种带有电磁色散的超材料仿真方法及装置

说明书

本申请涉及一种带有电磁色散的超材料仿真方法及装置。所述带有电磁色散的超材料仿真方法包括：获取麦克斯韦旋度方程；改变所述麦克斯韦旋度方程，以将各个旋度方程进行等量纲变换处理，从而获得等量纲方程组；通过等量纲方程组，采用时域有限差分法(FDTD)对带有电磁色散的超材料进行模拟仿真计算。本申请通过对现有的麦克斯韦旋度方程进行改进，形成等量纲方程组，从而摆脱了现有技术中进行带有电磁色散的超材料仿真中出现不同量纲场量所带来的不便性且仿真所用的时间大大缩小。

技术领域

本申请超材料时域仿真技术领域，尤其涉及一种带有电磁色散的超材料仿真方法及装置。

背景技术

在时域有限差分仿真计算中，由于存在以下原因：

1.FDTD(时域有限差分)计算中将空间某一样本点的电场(或磁场)与周围格点的磁场(电场)直接相关联，且介质参数赋值给空间每一个元胞，在时域下对电磁场分量采用迭代法进行求解，最后得到计算结果，在公式计算中会引入材料电磁参数信息，旋度方程中各分量的量纲不同很有可能导致仿真实现过程中出错；

2.由于计算机容量的限制，FDTD计算只能在有限区域进行，为了能模拟开域电磁过程，在计算区域的截断边界处必须给出吸收边界条件，而Mur吸收边界条件和完全匹配层PML等吸收边界上由于材料的电磁参数的引入，会使得FDTD形式变得复杂，实现过程中容易出错。

因此，针对以上不足，需要提供一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

申请内容

本申请要解决的技术问题在于，针对现有技术中的缺陷，提供了一种带有电磁色散的超材料仿真方法。

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种带有电磁色散的超材料仿真方法，所述带有电磁色散的超材料仿真方法包括：

获取麦克斯韦旋度方程；

改变所述麦克斯韦旋度方程，以将各个方程进行等量纲变换，从而获得等量纲方程组；

通过等量纲方程组，采用时域有限差分法对带有电磁色散的超材料进行模拟仿真计算。

可选地，所述麦克斯韦旋度方程包括：

其中，

E为电场强度，单位为V/m；

D为电通量密度，单位为C/m²；

H为磁场强度，单位为A/m；

B为磁通量密度，单位为Wb/m²；

J为电流密度，单位为A/m²；

J_m为磁流密度，单位为V/m²。

可选地，所述改变所述麦克斯韦旋度方程，以将各个方程进行等量纲变换，从而获得等量纲方程组包括：

将所述麦克斯韦旋度方程中的从而获取所述等量纲方程组。

可选地，所述通过等量纲方程组，采用时域有限差分法对带有电磁色散的超材料进行模拟仿真计算包括：

设置超材料的材料参数；

设置时域有限差分法的稳定性条件；

设置激励源形式；

设置仿真吸收边界条件；

根据所述超材料的材料参数、时域有限差分法的稳定性条件、激励源形式以及吸收边界条件形式，通过等量纲方程组，采用时域有限差分法对带有电磁色散的超材料进行模拟仿真计算。