電磁場數(shù)值分析期末

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 電磁場數(shù)值分析（期末作業(yè)）- 2019學(xué)年 -學(xué) 院： 學(xué) 號： 姓 名： 聯(lián)系方式： 任課教師： 2019年5月作業(yè)1模擬真空中二維TM電磁波的傳播，邊界設(shè)置為一階Mur吸收邊界，觀察電磁波的傳播過程。波源為正弦函數(shù)：Ø 代碼：clcclearclose allxmesh =150; ymesh =150;mu0=4*pi*1.0E-7; eps0=8.85E-12;C= 3.0E8;dx=1.0; dt=0.7*dx/C; timestep=150;ez( 1:xmesh+1,1:ymesh+1 ) = 0.0;hx( 1:xmesh+1,1:ymes

2、h ) = 0.0;hy( 1:xmesh,1:ymesh+1 ) = 0.0;coef1 = dt/( mu0 * dx ); coef2 =dt/( eps0 * dx );coef3=(C*dt-dx)/(C*dt+dx);ez1=ez;for now = 1 : timestephx = hx - coef1 * ( ez( :, 2 : ymesh+1 ) - ez( :, 1 : ymesh ) );hy = hy + coef1 * ( ez(2 : xmesh+1, : ) - ez(1 : xmesh, : );ez( 2 : xmesh , 2 : ymesh ) = ez

3、( 2 : xmesh , 2 : ymesh ) - .coef2 * ( hx( 2 : xmesh, 2 : ymesh ) - hx( 2 : xmesh , 1 : ymesh - 1) ) + .coef2 * ( hy( 2 : xmesh ,2 : ymesh ) - hy( 1 : xmesh - 1,2 : ymesh) );ez(1,:)=ez1(2,:)+coef3*(ez(2,:)-ez1(1,:);ez(xmesh+1,:)=ez1(xmesh,:)+coef3*(ez(xmesh,:)-ez1(xmesh+1,:);ez(:,1)=ez1(:,2)+coef3*(

4、ez(:,2)-ez1(:,1);ez(:,ymesh+1)=ez1(:,ymesh)+coef3*(ez(:,ymesh)-ez1(:,ymesh+1);ez( xmesh/2+1, ymesh/2+1) = sin( now * dt * 2 * pi * C / 25.0 );mesh(ez); pause(0.05)ez1=ez;end Ø 結(jié)果與分析：第10時間步第100時間步第150時間步作業(yè)2基于Pocklington方程用MoM分析半波對稱振子天線：觀察天線線徑和分段數(shù)目分別取不同值對天線阻抗和輻射特性的影響（半徑分別取 0.001， 0.0001， 0.00001，

5、分段數(shù)取11,21,31，可列表說明）Ø 代碼：clear all; close all; clc;% 初始化參數(shù)c=3e8; % 光速r=1 % 波長f=c/r; % 頻率w=2*pi*f; % 角頻率e0=8.85e-12; % 介電常數(shù)u0=4*pi*1e-7; % 磁導(dǎo)率a=0.00001*r; % 半徑L=0.5*r; % 振子長度k=2*pi/r; % 波數(shù)N=11; % 分段數(shù)（奇數(shù)段）dl=L/(N+1); % 每段長度（分母中+1 為兩頭半段之和）l=L/2-dl/2; % 兩頭空出半段，滿足電流為0的邊界條件lz=-l:dl:l;lzs=lz(1:N); % 每一

6、小段的起點坐標(biāo)lzm=lz(1:N)+dl/2; % 每一小段的中點坐標(biāo)lze=lz(2:N+1); % 每一小段的終點坐標(biāo)%阻抗矩陣元素求解fi=log(dl/a)/(2*pi*dl)-k/(4*pi)*1i;fi_1=exp(-k*dl*1i)/(4*pi*dl);fi_2=exp(-k*2*dl*1i)/(8*pi*dl);z=ones(N,N);for m=1:Nfor n=1:Nif m=n fi1=fi;fi2=fi_1;fi3=fi_1;z(m,n)=(k2*dl2-2)*fi1+fi2+fi3);elseif abs(m-n)=1fi1=fi_1;fi2=fi;fi3=fi_2

7、;z(m,n)=(k2*dl2-2)*fi1+fi2+fi3);elsefi1=exp(-k*abs(m-n)*dl*1i)/(4*pi*abs(m-n)*dl);fi2=exp(-k*abs(m+1-n)*dl*1i)/(4*pi*abs(m+1-n)*dl);fi3=exp(-k*abs(n+1-m)*dl*1i)/(4*pi*abs(n+1-m)*dl);z(m,n)=(k2*dl2-2)*fi1+fi2+fi3);end endend%電壓矩陣求解V=zeros(N,1);V(N+1)/2)=-1*(1i*w*e0);% 計算電流系數(shù)矩陣I=zV;% 計算輸入阻抗Z_in=1/I(N+

8、1)/2);disp('輸入阻抗 = ',num2str(Z_in);% 計算振子上歸一化電流分布I_amp=abs(I); Max=max(I_amp);Iunit2=0;I_amp/Max(1);0; % 兩端零電流figure(1);h=0:dl/r:L/r;Ithe=sin(pi*h*r/L); % 半波振子電流解析值plot(h,Iunit2,'b',h,Ithe,'r','linewidth',2);legend('pocklinton','解析值');grid on;xlabel(&#

9、39;電長度L/lambda');ylabel('歸一化電流');% 畫方向圖theta=0:0.01:2*pi;abs_f=zeros(1,length(theta);for n=1:1:Nabs_f=abs_f+I(n)*exp(k*(n*dl-L/2)*cos(theta)*1i);endabs_f=abs(sin(theta)*dl.*abs_f);Max_f=abs(sum(I)*dl);Far_patten2=abs_f/Max_f(1);theta_2=0:0.1:2*pi;Far_theory=abs(cos(k*(L/2)*cos(theta_2)-c

10、os(k*L/2)./sin(theta_2);figure(2);polar(theta,Far_patten2,'-b');hold on;polar(theta_2,Far_theory,'or');hold off;legend('pocklinton','解析值');title('半波振子天線E面方向圖');figure(3);polar(theta,ones(1,length(theta),'-b');title('半波振子天線H面方向圖');% 半波振子增益I_in=I

11、(N+1)/2);A=(w*u0)2/(4*pi*sqrt(u0/e0)*real(Z_in)*(abs(I_in)2);G_theta=A*abs_f.2;Max_gain=max(G_theta)Max_gain_dB=10*log10(Max_gain);disp('半波振子增益 = ',sprintf('%.4fdBi', Max_gain_dB);Ø 結(jié)果與分析： 分段數(shù)波長 1121310.001輸入阻抗 =81.0029+36.1494iMax_gain =1.6446半波振子增益 = 2.1607dBi輸入阻抗 =83.0507+39.

12、2545iMax_gain =1.6503半波振子增益 = 2.1757dBi輸入阻抗= 83.9979+41.066iMax_gain =1.6520半波振子增益 = 2.1802dBi0.0001輸入阻抗= 77.7374+38.0429iMax_gain =1.6420半波振子增益 = 2.1538dBi輸入阻抗= 78.8657+39.7265iMax_gain =1.6469半波振子增益 = 2.1666dBi輸入阻抗= 79.3079+40.9582iMax_gain =1.6482半波振子增益 = 2.1700dBi0.00001輸入阻抗= 76.3172+39.4969iMax

13、_gain =1.6408半波振子增益 = 2.1506dBi輸入阻抗= 77.1417+40.0554iMax_gain =1.6454半波振子增益 = 2.1626dBi輸入阻抗= 77.44+40.936iMax_gain =1.6465半波振子增益 = 2.1657dBi作業(yè)3基于電場積分方程用MoM分析對稱振子天線：計算振子總長度分別為0.25 ，0.5，1.5時，振子的輸入阻抗和E面方向圖。Ø 代碼：clear all; close all; clc;% 初始化參數(shù)c=3e8; % 光速r=1; % 波長f=c/r; % 頻率w=2*pi*f; % 角頻率e0=8.85e

14、-12; % 介電常數(shù)u0=4*pi*1e-7; % 磁導(dǎo)率a=0.001*r; % 半徑L=1.5*r; % 振子長度k=2*pi/r; % 波數(shù)N=11; % 分段數(shù)（奇數(shù)段）dl=L/(N+1); % 每段長度（分母中+1 為兩頭半段之和）l=L/2-dl/2; % 兩頭空出半段，滿足電流為0的邊界條件lz=-l:dl:l;lzs=lz(1:N); % 每一小段的起點坐標(biāo)lzm=lz(1:N)+dl/2; % 每一小段的中點坐標(biāo)lze=lz(2:N+1); % 每一小段的終點坐標(biāo)%阻抗矩陣元素求解fi=2*log(dl/a)/dl-k*1i;fi_1=exp(-k*dl*1i)/dl;f

15、i_2=exp(-k*2*dl*1i)/(2*dl);for m=1:Nfor n=1:Nif m=n fi11=fi;fi12=fi;fi13=fi;fi2=fi_1;fi3=fi_1;elseif abs(m-n)=1 fi11=fi_1;fi12=fi_1;fi13=fi_1; if n>mfi2=fi_2;fi3=fi; else fi3=fi_2; fi2=fi; endelse fi11=exp(-k*abs(m-n)*dl*1i)/(abs(m-n)*dl); fi12=exp(-k*abs(m-n)*dl*1i)/(abs(m-n)*dl); fi13=exp(-k*ab

16、s(m-n)*dl*1i)/(abs(m-n)*dl); if n>mfi2=exp(-k*(abs(n-m+1)*dl*1i)/(abs(n-m+1)*dl);fi3=exp(-k*(abs(n-m-1)*dl*1i)/(abs(n-m-1)*dl); else fi2=exp(-k*(abs(m-n-1)*dl*1i)/(abs(m-n-1)*dl);fi3=exp(-k*(abs(m-n+1)*dl*1i)/(abs(m-n+1)*dl); end endz(m,n)=1i*w*u0/(4*pi)*dl*dl*fi11+(1/(1i*4*pi*w*e0)*(fi12-fi3-fi2

17、+fi13);endend%電壓矩陣求解V=zeros(N,1);V(N+1)/2)=1;% 計算電流系數(shù)矩陣I=zV;% 計算輸入阻抗Z_in=1/I(N+1)/2);disp('輸入阻抗 = ',num2str(Z_in);% 畫方向圖theta=0:0.01:2*pi;abs_f=zeros(1,length(theta);for n=1:1:Nabs_f=abs_f+I(n)*exp(k*(n*dl-L/2)*cos(theta)*1i);endabs_f=abs(sin(theta)*dl.*abs_f);Max_f=abs(sum(I)*dl);Far_patten2=abs_f/Max_f(1);polar(theta,Far_patten2,'-b');title('振子天線E面方向圖');Ø 結(jié)果與分析：0.25輸入阻抗= = 12.76051-440.6278i