西安电子科技大学赵勋旺获国家专利权
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龙图腾网获悉西安电子科技大学申请的专利基于有限元端口法的周期异向介质传输特性求解方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114781210B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-01发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210386828.X,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权基于有限元端口法的周期异向介质传输特性求解方法是由赵勋旺;巢俊杰;左胜;张玉;林中朝设计研发完成,并于2022-04-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于有限元端口法的周期异向介质传输特性求解方法在说明书摘要公布了:本发明提出一种基于有限元Floquet端口法的周期异向介质传输特性求解方法,实现步骤包括:1构建周期异向介质中异向介质单元的几何模型;2设置几何模型的材料和边界条件;3计算几何模型的Floquet端口处的激励电磁场;4对几何模型进行网格剖分;5求解四面体网格中每个网格单元的电场;6获取周期异向介质传输特性的求解结果。本方法通过主从边界条件中的数学处理,使得无限大二维周期性的三维异向介质的分析转化为单个计算三维异向介质单元几何模型的分析,此外,在Floquet端口引入特定模式的平面波,并且设定Floquet端口边界条件以分析特定模式下周期复杂媒质异向介质的传输特性,具有广泛用途。
本发明授权基于有限元端口法的周期异向介质传输特性求解方法在权利要求书中公布了:1.一种基于有限元Floquet端口法的周期异向介质传输特性求解方法,其特征在于,包括如下步骤: 1构建周期异向介质中异向介质单元的几何模型: 根据沿x轴和y轴方向周期性排布的多个异向介质单元组成的周期异向介质中任意一个异向介质单元的设计尺寸,以及该异向介质单元与其他异向介质单元之间边界面的连续性,构建该异向介质单元与设计要求相对应的几何模型; 2设置几何模型的材料和边界条件: 在异向介质单元的几何模型中的每个几何体上均设置与周期异向介质的实际设计要求相应的材料属性,同时设置几何模型的边界条件,包括几何面上的边界条件、主从边界条件以及端口边界条件,对该几何模型中的几何面上设置与周期异向介质的实际设计相应的边界条件,对几何模型x方向上的一对侧面,设置关于x方向的主从边界的主边界条件及从边界条件,对几何模型y方向上的一对侧面,设置关于y方向的主从边界的主边界条件及从边界条件,在顶面与底面设置为Floquet端口边界条件,顶部和底部Floquet端口边界面法方向分别为和主从边界条件以及Floquet端口边界条件均属于柯西边界条件,其中Floquet端口边界条件的方程为: 其中为哈密顿算子,k0为自由空间中的波数,θinc为入射极化平面波的入射角度,为入射极化平面波与z轴所成平面与xoz面的夹角; 3计算几何模型的Floquet端口处的激励电磁场: 通过几何模型的Floquet端口边界条件引入类型为TE模式、TM模式或TEM模式的极化平面波,并根据极化平面波的模式以及入射角度,计算该三种模式对应的几何模型端口处的激励电场和磁场和和ETEM和HTEM: m、n分别为极化平面波的模式标号,SU为端口的表面积,为极化平面波的入射角度,kxmn、kymn及kzmn为极化平面波在x、y、z方向上的波数,a1与a2为二维端口的边矢量,k1与k2为极化平面波在该端口形状下的频域矢量,k为介质空间中的波数,ktn,m为横向场波数; 4对几何模型进行网格剖分: 通过网格生成器将异向介质单元的几何模型剖分成多个紧密相连的四面体单元,得到四面体网格; 5求解四面体网格中每个网格单元的电场: 5a采用基函数对每个网格单元内的电场Ee进行展开表达: 其中dof为四面体单元内基函数的个数,xi e为第i个基函数Ni的待求解展开系数; 5b根据四面体网格的材料属性和边界条件建立有限元变分方程,并通过该有限元变分方程中的系数构建系统矩阵方程组Kexe=be,然后利用矩阵求解器求解系统矩阵方程组,得到四面体网格中每个网格单元的电场; 5c通过主从边界条件关系式,求出完整周期异向介质的电场; 6获取周期异向介质传输特性的求解结果: 利用传输特性后处理计算器,将电场转化为周期异向介质的传输特性。
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