Описание программы FDTDpro
Источником электромагнитных волн может быть либо плоская волна по всему объему, угол падения вектора E которой можно изменять в пределах от -90 до +90 градусов, либо волна с любого направления, падающая внутри области полного поля (TF-SF формализм), либо неограниченное количество внутренних резистивных источников напряжения. Если выбрано внешнее поле, но есть внутренние источники, то напряжение внутренних источников будет задаваться совместно с внешним полем.
Форма электромагнитного поля/ напряжения может быть задана как:
· синусоида с «резким» вступлением. Для применения практически малопригодна из-за большого коэффициента гармоник;
· радиоимпульс (синусоида с плавным фронтом и спадом). Спад обычно не нужен (кроме задач по вычислению SAR), а нарастание делается настолько плавным, насколько требуется подавить высшие гармоники;
· гауссов импульс – нефизичный, искусственный импульс, имеющий широкий спектр и неразрывную производную;
· гауссов радиоимпульс – т.е. гауссов импульс с ВЧ- заполнением;
· производная гауссова импульса;
· двухэкспоненциальный импульс – широкополосный импульс. Не очень хороший из-за разрыва производной, но подходящий для многих задач;
· двухэкспоненциальный радиоимпульс;
· импульс вида sin(X)/X – самый лучший из всех широкополосных сигналов, но и самый длинный, что приводит к увеличению времени счета. Для некоторых задач это единственный подходящий импульс;
· произвольный сигнал из файла. Файл текстовый - пары разделенных пробелом чисел "время значение". В программе десятичным разделителем считается точка, а не запятая.
При выборе сигнала необходимо убедиться, что его спектр на запредельных частотах для выбранного шага по пространству достаточно мал. Обычно достаточно, если амплитуда запредельных частот в 100 раз меньше максимальной. Запредельными здесь названы частоты, длина волны которых меньше десяти шагов по пространству. Для этого в окне Выбор сигнала есть график спектра сигнала, который необходимо активировать сбросом соответствующего флажка.
Внешнее поле плоской волны задается двумя способами:
- Внешнее поле по всему объему
- TF-SF – деление поля на полное- рассеянное (total field – scattered field).
При задании внешнего поля по всему объему вектор E всегда лежит в плоскости XY. Поле движется вдоль оси Х. При этом направление движения волны можно менять в плоскости XY на ±90 градусов.
TF-SF – способ задания падающего поля внутри выбранной области. Иное название – поверхность Гюйгенса. Обычно границы TF-SF проходят в непосредственной близости от объекта. Снаружи от границ падающего поля нет, но есть поле, рассеянное (отраженное, преломленное) объектом. Такое деление необходимо для решения задач дифракции, радиолокации и иногда дает очень красивую картину в окне визуализации. Поле может иметь как вертикальную, так и горизонтальную поляризацию, а направление движения волны задается совершенно произвольным заданием углов падения в полярных координатах.